JP2001047497A - 超高分子量樹脂ブロウンフィルム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法及び形状が安定化された超高分子量樹脂
の単層乃至多層のブロウンフィルム及びその製造方法を
提供するにある。 【解決手段】 １３５℃デカリン溶媒で測定した極限粘
度［η］が５．０ｄｌ／ｇ以上の超高分子量樹脂の層を
備えた単層乃至多層の押出物をインフレーション法によ
り製膜し、形成されるブロウンフィルムを、該超高分子
量樹脂の融点Ｔｍ＋２０（℃）〜Ｔｍ−７０（℃）の温
度範囲で且つ拘束条件下に加熱処理することを特徴とす
る熱収縮率の低減された超高分子量樹脂ブロウンフィル
ムの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超高分子量樹脂層
或いは超高分子量樹脂層と他の樹脂層とからなる単層或
いは多層ブロウンフィルム及びその製造方法に関するも
のであって、より詳しくは、熱収縮率の低減されたブロ
ウンフィルム及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】超高分子量樹脂、特に超高分子量ポリオ
レフィンは、汎用のポリオレフィンに比べ、耐衝撃性、
耐摩耗性、耐薬品性、引張強度等に優れており、エンジ
ニアリング樹脂としてその用途が拡がりつつある。

【０００３】例えば、特公昭５８−１０８１３８号公報
には、高分子量ポリオレフィンの積層体の製造方怯とし
て、汎用の押出機を用いてインフレーション法によりブ
ロウンフィルムを製造する方法が提案されている。同公
報には、重量平均分子量が８０万から１５０万でメルト
フローインデックスが０．０３から０．１の材料を用い
て、フィルムを成形することが記載されている。

【０００４】また、本出願人は以前に、超高分子量ポリ
オレフィン単体から、分子量低下をできるだけ抑えた成
形品を得る方法として、マンドレルが押出機のスクリュ
ーの回転に伴って回転するチューブダイを用いてインフ
レーションフィルムを製造する方法（特公平６−５５４
３３号公報）を提案した。

【０００５】更に本出願人らは、押出機と該押出機の先
端に立設したスクリューダイとからなる装置により多層
溶融樹脂を垂直方向に押出し、この多層溶融樹脂からイ
ンフレーション法により多層の超高分子量ポリオレフィ
ンのフィルムを製造する方法を提案している（国際公開
ＷＯ９８／４３８１２号、特願平１０−５４１４２５
号）。この方法によれば、配向した超高分子量ポリオレ
フィン層を含み、機械的物性及びヒートシール性に優れ
た多層フィルムを得ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】インフレーション法に
よるフィルムは一般にブロウンフィルム（blown film）
或いはチューブラーフィルム（tublar film）と呼ばれ
ており、常に円筒形のフィルムが得られるとともに、膨
張のさせ方を調節することにより、フィルムの縦方向
（引き取り方向）と横方向との配向を容易に調節でき、
得られたフィルムの縦方向（引き取り方向）及び横方向
の強度バランスも調節できるという利点も有するもので
ある。

【０００７】しかしながら、超高分子量樹脂のブロウン
フィルムは、高温雰囲気で使用する場合、或いは室温に
おいても長期にわたって使用する場合には、熱収縮性が
大きく、フィルム製品の寸法変化を招いたり、多層フィ
ルムのような複合素材の場合には、反りを生じたりする
という問題があった。

【０００８】そこで、本発明の目的は、前述した欠点が
解消され、寸法及び形状が安定化された超高分子量樹脂
の単層乃至多層のブロウンフィルム及びその製造方法を
提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、１３５
℃デカリン溶媒で測定した極限粘度［η］が５．０ｄｌ
／ｇ以上の超高分子量樹脂の層を備えた単層乃至多層の
押出物をインフレーション法により製膜し、形成される
ブロウンフィルムを、該超高分子量樹脂の融点Ｔｍ＋２
０（℃）〜Ｔｍ−７０（℃）の温度範囲で且つ拘束条件
下に加熱処理することを特徴とする熱収縮率の低減され
た超高分子量樹脂ブロウンフィルムの製造方法が提供さ
れる。本発明の方法において、前記加熱処理はブロウン
フィルムを円筒状に巻き取ったロール状で加熱処理を行
うこともできるし、またブロウンフィルムを円筒状に巻
き取る工程に先だって、該ブロウンフィルムの横断方向
に緊張を加えつつインライン上で加熱処理を行うことも
できる。本発明によればまた、１３５℃デカリン溶媒で
測定した極限粘度［η］が５．０ｄｌ／ｇ以上の超高分
子量樹脂の層を備えた単層乃至多層のブロウンフィルム
であって、前記超高分子量樹脂の融点（Ｔｍ）より２５
℃低い温度（Ｔｍ−２５）で３０分間熱処理したときの
熱収縮率が２％以下であることを特徴とする超高分子量
樹脂ブロウンフィルムが提供される。本発明のフィルム
においては、超高分子量樹脂がオレフィン系樹脂、特に
超高分子量ポリエチレンであることが好ましく、またブ
ロウンフィルムが多層である場合、超高分子量樹脂以外
の少なくとも１層がヒートシール性オレフィン系樹脂で
あることが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】［作用］本発明では、１３５℃デ
カリン溶媒で測定した極限粘度［η］が５．０ｄｌ／ｇ
以上の超高分子量樹脂の層を備えた単層乃至多層の押出
物をインフレーション法により製膜するが、形成される
ブロウンフィルムを、該超高分子量樹脂の融点Ｔｍ＋２
０（℃）〜Ｔｍ−７０（℃）の温度範囲で且つ拘束条件
下に加熱処理することが特徴であり、これによりブロウ
ンフィルムの熱収縮率を顕著に低減させることができ
る。極限粘度［η］が上記範囲にある超高分子量樹脂
は、耐衝撃性、耐摩耗性、耐薬品性、引張強度等に優れ
ているという利点を有するものではあるが、インフレー
ション法により形成されたフィルム、即ちブロウンフィ
ルムは寸法安定性に劣るという欠点を有している。

【００１１】後述する例を参照されたい。即ち、極限粘
度［η］が５．０ｄｌ／ｇ未満の通常の樹脂のブロウン
フィルムは、例えば１００℃において0.88と低い熱収縮
率を示し、実用上満足できる寸法安定性を有している
（後述する比較例３参照）のに対して、極限粘度［η］
が５．０ｄｌ／ｇ以上の超高分子量樹脂のブロウンフィ
ルムは、同じ測定条件下に３倍以上にも達する熱収縮性
を示す（後述する比較例１及び２参照）のであって、こ
の熱収縮傾向は超高分子量樹脂のブロウンフィルムに特
有のものである。

【００１２】これに対して、極限粘度［η］が５．０ｄ
ｌ／ｇ以上の超高分子量樹脂のブロウンフィルムを、該
超高分子量樹脂の融点Ｔｍ＋２０（℃）〜Ｔｍ−７０
（℃）の温度範囲で且つ拘束条件下に加熱処理すると、
フィルムの熱収縮率を、従来の超高分子量樹脂のブロウ
ンフィルムの熱収縮率の1/2 乃至1/3 に抑制することが
可能となるものである（後述する実施例１乃至５参
照）。

【００１３】本発明では、該超高分子量樹脂の融点Ｔｍ
＋２０（℃）〜Ｔｍ−７０（℃）の温度範囲で且つ拘束
条件下に加熱処理することも重要である。即ち、超高分
子量樹脂のブロウンフィルムの熱収縮率が通常の樹脂フ
ィルムのそれに比して劣ることや、その熱収縮率を低減
させるための手段などは全く知られていなかったのであ
るが、本発明によれば上記の特定の温度範囲で加熱処理
を行うことにより、超高分子量樹脂のブロウンフィルム
について、超高分子量樹脂の融点より２５℃低い温度
（Ｔｍ−２５）で３０分間熱処理したときの熱収縮率を
２％以下に抑制することができる。

【００１４】この加熱処理は、拘束条件下に行うことが
必要である。拘束条件とは、通常の意味、即ちブロウン
フィルムの寸法変化、一般には収縮が抑制されている条
件を意味している。

【００１５】ブロウンフィルムを拘束条件下に置くに
は、種々の手段がある。もっとも簡単には、ブロウンフ
ィルムを円筒状に巻き取ったロールの状態とし、このロ
ール状態で加熱処理を行うことである。このロール状態
では、一巻きのフィルム層が上層及び下層のフィルムに
よって巻き締められた状態であり、従って熱処理時にお
けるフィルムの巻き取り方向（長手方向）及び横方向へ
の収縮が有効に抑制され、熱収縮防止のための処理が有
効かつ円滑に進行するのである。

【００１６】本発明では、ブロウンフィルムを円筒状に
巻き取る工程に先だって、該ブロウンフィルムの横断方
向に緊張を加えつつインライン上で加熱処理を行うこと
もできる。この場合には、フィルムに横断方向の緊張を
加えることにより横方向の収縮が防止され、一方巻き取
り方向（長手方向）には巻き取りのためのテンションが
加えられていることにより、長手方向への収縮が有効に
抑制され、やはり熱収縮防止のための処理が有効かつ円
滑に進行するのである。しかも、この方法では加熱処理
がブロウンフィルム製造のための一連の工程内で同時に
行われるという利点を有するものである。

【００１７】本発明は、上記極限粘度［η］を有する超
高分子量樹脂であれば任意の熱可塑性樹脂に適用できる
が、超高分子量樹脂がオレフィン系樹脂、特に超高分子
量ポリエチレンである場合に特に優れた作用効果が奏さ
れる。

【００１８】本発明が対象とするブロウンフィルムは、
単層であってもまた多層であってもよく、後者の多層の
場合、組み合わせる他の樹脂層も格別の制限を受けず、
多くの他の熱可塑性樹脂を用いることができる。超高分
子量樹脂以外の少なくとも１層がヒートシール性オレフ
ィン系樹脂であることが特に好ましく、この多層ブロウ
ンフィルムでは、超高分子量樹脂による前述した利点に
加えて、フィルムの各種加工に望ましいヒートシール性
が付与されるという利点もある。

【００１９】［超高分子量樹脂］原料樹脂である超高分
子量樹脂は、デカリン溶媒中１３５℃で測定した極限粘
度［η］が５．０ｄｌ／ｇ以上、特に７ｄｌ／ｇ以上、
最も好ましくは８乃至２５ｄｌ／ｇの範囲にあるもので
ある。

【００２０】かかる超高分子量樹脂は、それ自体公知の
ものであり、本発明では上記条件を満足する超高分子量
樹脂は全て使用できるが、好適なものとして、超高分子
量オレフィン系樹脂、特に超高分子量ポリエチレンや、
超高分子量のエチレン・α−オレフィン共重合体、超高
分子量のエチレン・ポリエン共重合体、或いはこれらの
ブレンド物などを挙げることができる。

【００２１】本発明に用いる超高分子量ポリエチレンや
超高分子量エチレン・オレフィン共重合体は、エチレン
或いはエチレンとコモノマーとしてのオレフィンとを、
チーグラー型触媒の存在下に、例えば有機溶媒中でスラ
リー重合させることにより製造される。

【００２２】共重合体の製造に用いるαオレフィンとし
ては、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、４−メ
チルペンテン−１、ヘキセン−１、ヘプテン−１、オク
テン−１等のモノオレフィンの１種又は２種以上が挙げ
られる。エチレン・αオレフィン共重合体の適当な例
は、エチレン・ブテン−１共重合体、エチレン・４−メ
チルペンテン−１共重合体、エチレン・ヘキセン−１共
重合体、エチレン・オクテン−１共重合体、エチレン・
プロピレン共重合体、エチレン・プロピレン・４−メチ
ルペンテン−１共重合体、エチレン・1,5-ヘキサジエン
共重合体等である。用いるαオレフィンコモノマーの量
は、炭素数１０００個当り平均0.2 乃至５個、特に0.5
乃至３個の側鎖（分岐鎖）を与えるようなものであるこ
とが望ましい。

【００２３】共重合体の製造に用いるポリエンは、分子
内に少なくとも２個の不飽和結合、好ましくは二重結合
を有する炭化水素化合物であり、具体的には1,3-ブタジ
エン、２−メチル−2,4-ペンタジエン、2,3-ジメチル−
1,3-ブタジエン、2,4-ヘキサジエン、３−メチル−2,4
−ヘキサジエン、1,3-ペンタジエン、２−メチル−1,3-
ブタジエン等の共役ジエン系炭化水素化合物；1,4-ペン
タジエン、1,5-ヘキサジエン、1,6-ヘプタジエン、1,7-
オクタジエン、2,5-ジメチル−1,5-ヘキサジエン、４−
メチル−1,4-ヘキサジエン、５−メチル−1,4-ヘキサジ
エン、４−エチル−1,4 −ヘキサジエン、4,5 −ジメチ
ル−1,4-ヘキサジエン、４−メチル−1,4-ヘプタジエ
ン、４−エチル−1,4-ヘプタジエン、５−メチル−1,4-
ヘプタジエン、４−エチル−1,4-オクタジエン、５−メ
チル−1,4-オクタジエン、４−ｎ−プロピル−1,4-デカ
ジエン等の非共役ジエン系炭化水素化合物；1,3,5-ヘキ
サトリエン、1,3,5,7,- オクタテトラエン、２−ビニル
−1,3-ブタジエン等の共役ポリオレフィン系炭化水素化
合物；5-メチレン-2- ノルボルネン、5-ビニル-2- ノル
ボルネン、5-（2-プロペニル）-2- ノルボルネン、5-
（3-ブテニル）-2- ノルボルネン、5-（1-メチル-2- プ
ロペニル）-2- ノルボルネン、5-（4-ペンテニル）-2-
ノルボルネン、5-（1-メチル-3- ブテニル）-2- ノルボ
ルネン、5-（5-ヘキセニル）-2- ノルボルネン、5-（1-
メチル-4- ペンテニル）-2- ノルボルネン、5-（2,3-ジ
メチル-3- ブテニル）-2- ノルボルネン、5-（2-エチル
-3- ブテニル）-2- ノルボルネン、5-（6-ヘプテニル）
-2- ノルボルネン、5-（3-メチル-5- ヘキセニル）-2-
ノルボルネン、5-（3,4-ジメチル-4- ペンテニル）-2-
ノルボルネン、5-（3-エチル-4- ペンテニル）、5-（7-
オクテニル）-2- ノルボルネン、5-（2-メチル-6- ヘプ
テニル）-2- ノルボルネン、5-（1,2-ジメチル-5- ヘキ
セシル）-2- ノルボルネン、5-（5-エチル-5- ヘキセニ
ル）-2- ノルボルネン、5-（1,2,3-トリメチル-4- ペン
テニル）-2- ノルボルネン、メチルテトラヒドロインデ
ン、5-エチリデン-2- ノルボルネン、5-メチレン-2- ノ
ルボルネン、5-イソプロピリデン-2- ノルボルネン、5-
ビニリデン-2- ノルボルネン、6-クロロメチル-5- イソ
プロペニル-2- ノルボルネン、ジシクロペンタジエン等
の環状非共役ジエン；などが挙げられる。これらの中で
はエチレンとの共重合性にとくに優れる非共役ジエン系
炭化水素化合物が好ましい。またこれらポリエンは通常
炭素原子数が５〜２０個、好ましくは５〜１５個の範囲
である。本発明に用いるエチレン・ポリエン共重合体
は、ポリエンを重合体鎖の炭素数１０００個当り0.01乃
至１５個、特に0.05乃至１０個の量で含有することが好
ましい。

【００２４】［他の樹脂層］本発明のブロウンフィルム
は、上記超高分子量樹脂の層単独から成っていてもよ
く、超高分子量樹脂同士の多層から成っていてもよく、
更に超高分子量樹脂層と他の樹脂の層との多層であって
もよい。

【００２５】これらの他の樹脂としては、１３５℃デカ
リン溶媒で測定した極限粘度［η］が５．０ｄｌ／ｇ未
満の熱可塑性樹脂であり、樹脂の種類は押出成形可能な
ものであればよく、特に制限されないが、包装などの一
般的なフィルムの用途に関しては、ヒートシール可能な
オレフィン系樹脂が好適である。

【００２６】該オレフィン系樹脂としては、一般的なオ
レフィン樹脂、例えば低密度ポリエチレン（ＬＤＰ
Ｅ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエ
チレン（ＨＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤ
ＰＥ）、線状超低密度ポリエチレン（ＬＵＤＰＥ）、エ
チレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン−１共
重合体、エチレン−プロピレン−ブテン−１共重合体、
エチレン−酢酸ビニル共重合体、イオン架橋オレフィン
共重合体（アイオノマー）、エチレン−アクリル酸エス
テル共重合体、無水マレイン酸グラフト変性エチレン系
重合体のエチレン系重合体や、アイソタクティックポリ
プロピレン、シンジオタクティックポリプロピレン、ポ
リブテン−１、プロピレン−ブテン−１共重合体等の他
のオレフィン系樹脂が挙げられる。

【００２７】超高分子量樹脂層に積層可能な他の樹脂と
しては、上記の他に、エチレン・ビニルアルコール共重
合体、エチレン・塩化ビニル共重合体等のエチレン・ビ
ニル化合物共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル
・スチレン共重合体、ＡＢＳ、α−メチルスチレン・ス
チレン共重合体等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重
合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル
等のポリビニル化合物、ナイロン６、ナイロン６−６、
ナイロン６−１０、ナイロン１１、ナイロン１２等のポ
リアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレート等の熱可塑性ポリエステルを挙げること
ができ、これらの樹脂層と超高分子量樹脂層との間に接
着性がない場合には、必要に応じ無水マレイン酸グラフ
ト変性エチレン系重合体のような酸変性エチレン系重合
体等の接着剤樹脂層を両樹脂層の間に介在させるのがよ
い。

【００２８】［ブロウンフィルムの製造］本発明の熱収
縮率の低減されたブロウンフィルムは、超高分子量樹脂
の層を備えた単層乃至多層の押出物をインフレーション
法により製膜し、形成されるブロウンフィルムを、該超
高分子量樹脂の融点Ｔｍ＋２０（℃）〜Ｔｍ−７０
（℃）の温度範囲で且つ拘束条件下に加熱処理すること
により製造される。

【００２９】インフレーション製膜法では、一般に、樹
脂を溶融混練して単層或いは多層の状態に押し出し、溶
融された樹脂を環状ダイによりリング状に賦形すると共
に空気の吹き込みより筒状に膨張させ、筒状の溶融樹脂
を冷却固化し、冷却固化された円筒状フィルムを一定の
速度で引き取りながら平らに折り畳み、引き取られたフ
ィルムをロール状に巻き取る。本発明の好適な態様で
は、上記ブロウンフィルムを円筒状に巻き取る工程に先
だって、該ブロウンフィルムの横断方向に緊張を加えつ
つインライン上で加熱処理を行う。本発明の別の好適な
態様では、上記のブロウンフィルムを円筒状に巻き取っ
たロールの状態とし、このロール状態で加熱処理を行
う。

【００３０】本発明に用いる装置の一例を示す図１にお
いて、このインフレーション製膜装置は、大まかにいっ
て、超高分子量樹脂を溶融混練して押し出す押出機１、
溶融された樹脂をリング状に賦形する環状ダイ２、ダイ
から押し出された溶融樹脂を冷却固化する冷却機構３、
冷却固化された円筒状フィルムを一定の速度で引き取り
ながら平らに折り畳む安定板４と引き取り装置５及び引
き取られたフィルムを巻き取るための巻き取り機６とか
らなっている。本発明に用いる装置では、上記引き取り
装置５と巻き取り機６との間にインライン加熱装置７と
エキスパンダーロール８とが配置されている。

【００３１】この具体例に示す装置においては、多層樹
脂の押出が可能となるように、環状ダイ２には、超高分
子量樹脂以外の樹脂、例えばヒートシール性樹脂用の第
２の押出機９も接続されている。また、環状ダイ２の中
心には環状の溶融樹脂流を安定化させるための安定棒１
０が樹脂の押出方向に延びている。

【００３２】超高分子量樹脂用に適した押出機１及び環
状ダイ２の一例を示す図２において、押出機１はバレル
１１とバレル１１内に回転可能に設けられたスクリュー
１２とを備えている。バレル１１の供給側端部１３に
は、超高分子量樹脂をスクリュー１２に供給するための
ホッパー１４が設けられており、バレル１１の排出側端
部１５では、スクリュー１２がトーピッド１６で終わる
ようになっている。また、バレル１１には、ホッパーか
ら供給され、スクリューで送られる超高分子量樹脂を溶
融温度に加熱するための加熱機構（図示せず）が設けら
れている。更に、バレル１１の供給側端部１３に近接し
て、樹脂の冷却用のジャケット１７が形成されており、
樹脂の溶融を防止して、樹脂のスクリューへの食い込み
をよくし、供給能力を強化するようになっている。この
ジャケット部１７の内表面には軸方向に延びる縦溝が形
成されていて、供給能力を一層強化するようになってい
る。尚、バレル１１の排出側端部１５に設けられたゲー
ジ１８は超高分子量樹脂の樹脂圧を検出し、表示するも
のである。

【００３３】環状ダイ２は、垂直方向に延びている中空
のアウターダイ２２と、アウターダイ内で回転可能に設
けられているスクリュー２１と、スクリューと同軸に固
着され上方向に延びているマンドレル２３とからなって
いる。アウターダイ２２は、その下部に押出機１の出口
との接続部２４を有しており、この接続部２４にスクリ
ュー２１が設けられている。マンドレル２３の上端には
これに連結されて上方に延びているシャフト２５があ
り、このシャフト２５の上方には、自由に回動可能な状
態で安定棒１０が設けられている。

【００３４】かくして、スクリュー２１、マンドレル２
３及びシャフト２５は、アウターダイ２２内で、垂直方
向の軸の回りに駆動回転されており、押出機１からアウ
ターダイ２２の内面２７とスクリュー２１、マンドレル
２３及びシャフト２５の外面とで規定される環状空間２
６に押し出される超高分子量樹脂の溶融物はスクリュー
２１の回転に伴って環状空間２６内を上昇し、環状ダイ
２０の出口より、チューブ３５の形に吐出される。

【００３５】一方、スクリュー２１、マンドレル２３、
シャフト２５及び安定棒１０の軸中心を通るように、膨
張用の空気の通路２８が形成されている。安定棒１０は
チューブ３５の吐出状態を安定化させるためのものであ
り、スクリュー２１、マンドレル２３及びシャフト２５
とは、独立に回転自在に設けられていることが注目され
るべきである。

【００３６】安定棒１０の周囲には、チューブ３５に対
する風の影響を防止するために防風筒３２が設けられて
おり、この防風筒３２の下部にはチューブ３５の早期膨
張を抑制するためのエアリング３３も設けられている。

【００３７】ブローンフィルムの製造に際して、押出機
１のホッパー１４に供給された超高分子量樹脂は、スク
リュー１２によりバレル１内を前進し、溶融温度以上の
温度に加熱されて、溶融混練が行われる。溶融混練が行
われた超高分子量樹脂は、環状ダイ２０の環状空間２６
に押し出され、ダイ２０内のスクリュー２１により搬送
されて、環状ダイ２０からチューブ３５の形で吐出され
る。

【００３８】押出機の溶融混練温度は、超高分子量樹脂
の種類に応じて異なるが、樹脂の融点よりも高い温度
で、しかも３７０℃以下の温度、好ましくは１６０℃以
上３５０℃以下の温度であるのがよい。上記範囲内の温
度であれば、ダイ内での樹脂閉塞などのトラブルなし
に、また樹脂の熱分解を実質上過度に生じることなし
に、円滑な押出が可能となる。

【００３９】押出機のスクリュー１２としては、超高分
子量樹脂の溶融押出に使用されているスクリューは全て
用いることができ、例えばフルフライトのメタリングタ
イプやミキシングゾーンを有する高押出量タイプのもの
が使用される。スクリュー１２としては、長さ／直径の
比、即ち、Ｌ／Ｄが５以上、好ましくは１０以上、より
好ましくは２０乃至７０の範囲のものが適している。ま
た、圧縮比は１乃至２．５、特に１．３乃至１．８のも
のが好ましい。

【００４０】一般に、インフレーション法に用いる環状
ダイとしては、溶融樹脂をリング状に分散させる方式に
よって、スパイラルダイ法式とスパイダー方式とが知ら
れているが、図２の具体例で用いる環状ダイ２は、スパ
イラルダイ方式に近いが、スクリュー２１が駆動回転さ
れている点において、スパイラルダイ方式と相違してい
る。図２に示す押出機及び環状ダイでは、押出機１のス
クリュー１２とダイ２のスクリュー２１とは独立に駆動
回転されており、スクリュー２１の回転速度をスクリュ
ー１２の回転速度よりも低く設定できるという特徴があ
る。即ち、超高分子量樹脂の溶融粘度は極めて高いた
め、環状ダイ１内で円滑な樹脂の搬送を行うためにはス
クリューの駆動回転による樹脂の送りが必要となるが、
スクリュー２１の回転速度を低く抑えることにより、メ
ルトフラクチュアなどの流動の不安定化を生じないよう
にしているのである。また、環状ダイ１内にスクリュー
２１を配置する部分をも、押出機との接続部分２４と
し、この接続部分２４を除く部分には、羽根のないマン
ドレルを配置することにより、過度の剪断力や過度の摩
擦が発生しないようにして、樹脂流動の不安定化を解消
し、摩擦熱による樹脂の劣化を防止するようになってい
る。

【００４１】環状ダイ２の接続部２４における超高分子
量樹脂の温度は、一般に１９０乃至２３０℃の範囲にあ
り、一方マンドレル２３の中間部分から上部出口にかけ
ての超高分子量樹脂の温度は１８０乃至１６０℃の範囲
にあるのが、樹脂の流動を円滑に行うために好ましい。

【００４２】マンドレル２３とスクリュー２１とは、マ
ンドレルの下方テーパ部、即ち下向きに径の増大する部
分を介して接続されていることが好ましい。スクリュー
２１としては、長さ／直径の比、即ち、Ｌ／Ｄが１以上
３０以下、好ましくは１．５以上２０以下、より好まし
くは２乃至１０の範囲のものが、樹脂の円滑な流動性の
点で適している。一方、マンドレル２３としては、長さ
／直径の比、即ち、Ｌ／Ｄが４以上、好ましくは５以
上、より好ましくは５乃至７０の範囲のものが、樹脂の
円滑な流動性の点で適している。

【００４３】多層ブロウンフィルムの製造に用いる押出
機及び環状ダイの一例を示す図３において、基本的な構
成は図２に示したものと同様であるが、環状ダイ２の上
部に超高分子量樹脂以外の樹脂の押出ゾーン２９が設け
られ、この押出ゾーン２９に超高分子量樹脂以外の樹脂
の押出機９が接続されている。この多層環状ダイ２にお
いては、超高分子量樹脂が内層となり、この内層の周囲
に超高分子量樹脂以外の樹脂が外層として積層され、多
層のチューブの形で環状ダイから吐出される。

【００４４】本発明では、環状ダイ２の環状のスリット
から溶融樹脂を円筒状に押し出すと共に、この円筒状膜
３５内に空気を導入し加圧してバブル（溶融膜）３６に
膨張させる。

【００４５】インフレーション製膜法では、溶融膜を冷
却する方式によって分類され、空気で冷却する空冷イン
フレーション法と、水で冷却する水冷インフレーション
法とが知られているが、図１の例では空冷インフレーシ
ョン法が示されている。空冷インフレーション法は、装
置がシンプルであるのが特徴であり、円筒状膜内に空気
を入れて加圧により膨張されるバブル３６に、環状ダイ
２の上方に設けられたエアリング３により空気を吹き付
けて、溶融膜を冷却固化させるものである。この空冷方
式では、エアリング３から溶融膜（バブル）３６に吹き
付ける空気の風量と風圧とにより冷却条件が異なり、ま
たバブルの形状も大きく変化することが知られており、
実際にも、ダイ表面から溶融バブルの冷却固化位置（フ
ロストライン）までの距離が比較的小さいＬ−タイプ
（冷却効果大）、この距離が比較的大きいＨ−タイプ
（冷却効果小）、これらの中間のＭ−タイプでの運転が
行われているが、勿論本発明でもこれら何れでの運転も
可能である。

【００４６】安定板４は、冷却された円筒状フィルムを
引き取り装置５によって扁平に変形させてフラット状に
なるのを助ける補助装置であり、フィルム面にしわを発
生することなく、連続的な折り畳みを可能とするもので
ある。引き取り装置５は一対のニップロールから形成さ
れ、フラットに折り畳まれたフィルムは、ガイドロール
５１からインライン加熱処理装置７及びエキスパンダー
ロール８を経て巻き取り装置６により巻き取られる。ニ
ップロール５は、一般にゴムロールとクロムメッキロー
ルとの組合せからなっていて、このニップロール５の回
転速度によって、フィルムの成形速度が決定される。

【００４７】環状ダイ２からの樹脂の押出速度に対する
ブロウンフィルムの引き取り速度の比、即ち縦延伸倍率
は、一般に７以上、好ましくは７乃至４０、特に好まし
くは８乃至３０の範囲にあるのがよい。この範囲の縦延
伸倍率であれば、バブルの揺れを防止し、バブルの破裂
を防止しながら、厚みが均一でしかも機械的特性のバラ
ツキのないブロウンフィルムを製造することができる。

【００４８】一方、フィルム製膜時の膨張比（ブローア
ップレシオ、ＢＵＲ＝Ｄ_２ ／Ｄ_１ 、Ｄ_１ ＝環状ダイ
から押し出されたときの溶融樹脂膜の径、Ｄ_２ ＝ブロ
ウンフィルムの径）は、樹脂の種類や、用途によっても
相違するが、一般に７以上、好ましくは７乃至２０、特
に好ましくは８乃至１２の範囲とするのがよい。この範
囲の膨張比であれば、過延伸による白濁やバブルの破裂
のおそれなしに、十分な分子配向が行われ、しかも厚み
も均一な高強度のブロウンフィルムが得られる。

【００４９】図１に示す具体例では、ブロウンフィルム
の引き取り装置５と巻き取り装置６との間でインライン
での熱収縮率を低減させるための加熱処理が行われる。

【００５０】この加熱処理装置の一例を示す図４におい
て、この加熱処理装置７は、円筒状のブロウンフィルム
３７の両側縁部において支持し且つフィルム横断方向へ
の緊張を与えるための一対の治具７１ａ、７１ｂと、一
対の治具７１ａ、７１ｂで支持され且つ緊張下にあるブ
ロウンフィルム３７を加熱するためのヒータ７２とから
なっている。治具７１ａ（７１ｂ）は、上下に小間隔を
おいて水平に配置された二本の軸７３、７３上を摺動可
能なブラケット７４に垂直方向に上に延びるように取り
付けられており、このブラケット７４の上部には、円筒
状のブロウンフィルムを両サイドにおいて切り開くため
のカッター７５が設けられている。また、このブラケッ
ト７４には、ブロウンフィルムの横断方向且つ外方に賦
勢するための賦勢手段（図示せず）が設けられている。
この賦勢手段は一対の治具７１ａ、７１ｂを横断方向且
つ外方に賦勢するものであれば何れでもよく、例えば押
しスプリング、引張スプリング、流体圧シリンダー等で
あってよい。

【００５１】以上の治具７１ａ、７１ｂの構成では、カ
ッター７５よりも上方の位置において、治具７１ａ、７
１ｂが扁平化された状態のブロウンフィルム内に挿入さ
れ、ブロウンフィルム３７に横断方向への緊張を与えて
いることが了解されよう。ブロウンフィルム３７は治具
７１ａ、７１ｂ上を摺動して垂直方向に走行可能であ
り、この垂直方向への緊張は巻き取り装置６の巻き取り
のためのテンションにより与えられる。

【００５２】フィルム加熱のためのヒータ７２は、例え
ば赤外線加熱ヒータであって、側壁７６に面状に配置さ
れている。側壁７６に対面できる位置関係で対向側壁７
７が配置されており、この対向側壁７７はヒンジ７８を
介して開閉可能に設けられていて、側方が閉じられた加
熱域を形成できると共に、ヒータの反対側に対向側壁７
７による反射面が形成されるようになっている。又、必
要に応じてこの側壁７７にも側壁７６と同様にヒーター
を取り付けてもよい。

【００５３】ヒータ７２の上流側には、ブロウンフィル
ム３７を治具７１ａ、７１ｂの先端に案内するためのガ
イドロール８５が設けられており、ヒータ７２の下流側
には加熱処理されたフィルム３８を冷却するための冷却
用空気吹き付け機構８６が配置されている。

【００５４】ブロウンフィルムの加熱処理は、超高分子
量樹脂の融点Ｔｍ＋２０（℃）〜Ｔｍ−７０（℃）、好
ましくはＴｍ＋１０（℃）〜Ｔｍ−６０（℃）、より好
ましくはＴｍ〜Ｔｍ−５０（℃）の温度範囲で行うのが
熱収縮率を前述した範囲に抑制する上でよく、一方処理
時間は短時間でよいのが特徴であり、上記温度への保持
時間は一般に１５秒以上、好ましくは２５乃至６００秒
間、特に好ましくは３０乃至１２０秒間である。

【００５５】加熱処理が終了したフィルム３８は、エキ
スパンダーロール８によりしわを取り除き巻き取り装置
６により巻き取って種々の用途に供することができる。
図１及び図４に示した具体例では、インラインでブロウ
ンフィルムの加熱処理を行っているが、既に指摘したと
おり、ブロウンフィルムを円筒状に巻き取ったロールに
対して加熱処理を行うこともできる。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、１３５℃デカリン溶媒
で測定した極限粘度［η］が５．０ｄｌ／ｇ以上の超高
分子量樹脂の層を備えた単層乃至多層の押出物をインフ
レーション法により製膜し、形成されるブロウンフィル
ムを、該超高分子量樹脂の融点Ｔｍ＋２０（℃）〜Ｔｍ
−７０（℃）の温度範囲で且つ拘束条件下に加熱処理す
ることにより、超高分子量樹脂のブロウンフィルムの欠
点であった大きい熱収縮率を３／１乃至１／２程度に低
減させることができ、寸法及び形状が安定化された超高
分子量樹脂の単層乃至多層のブロウンフィルムを提供す
ることが可能となる。

【００５７】

【実施例】以下に実施例によって本発明を説明する。こ
れらの実施例は、本発明の好適な態様を説明するための
ものであり、発明の要旨を超えない限りこれに限定され
るものではない。

【００５８】［ブロウンフィルムの製造］図１及び図２
に示すインフレーション製膜装置を用いて、ブロウンフ
ィルムを製造した。押出機としてはスクリュー径２０ｍ
ｍφのものを使用し、環状ダイとしては、スクリュー径
３０ｍｍφのものを使用した。 ［熱処理方法］超高分子量樹脂のブロウンフィルムを、
下記の条件で熱処理した。 １）ロール状態での熱処理 図１のインライン加熱処理装置にフィルムを通すことな
く、ブロウンフィルムを、ロールに巻き取り、ロール状
態のまま、規定の熱処理温度にコントロールされたエア
オーブン中に所定の時間放置して熱処理し、このフィル
ムをエアーオーブンから取り出し、冷却して熱処理ブロ
ウンフィルムを得た。 ２）治具での熱処理 得られたブロウンフィルムを、四角い金属治具に四辺で
固定して、規定の熱処理温度にコントロールされたエア
オーブン中に所定の時間放置し、このフィルムをエアー
オーブンから取り出し、冷却して熱処理ブロウンフィル
ムを得た。 ３）インライン方式の熱処理 図１及び図４に示す装置を用いて、得られたブロウンフ
ィルムを巻き取る前で、赤外線ヒーター加熱ゾーンを設
けて、ブロウンフィルムを通過させながら熱処理して、
熱処理ブロウンフィルムを得た。

【００５９】［測定方法］以下の実施例及び比較例にお
ける各種物性の測定条件は下記の通りである。 熱収縮率の測定 上記の方法で熱処理された測定体を、規定の熱収縮測定
温度（１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃）にコ
ントロールされたエアーオーブン中に３０分間フリーな
状態で放置する。その後、エアーオーブンから取り出
し、３０分以上室温に放置して冷却した後、規定場所の
寸法を測定する。熱収縮率は、熱に暴露される前後の寸
法より算出する。

【００６０】［実施例１］超高分子量ポリエチレン（極
限粘度［η］：９．０ｄｌ／ｇ、融点：１３５℃、エチ
レン含量１００モル％）の粉末樹脂を原料として、図１
及び図２に示す装置により、ブロウンフィルムを製造し
た。得られたフィルムをロールに巻き取った状態のまま
で上記バッチ方式により熱処理した。即ち、１２０℃に
コントロールされたエアーオーブン中に巻物を２分間放
置して熱処理を行い、その後、巻物をエアーオーブンか
ら取り出し、２分間室温に放置して冷却して、本発明の
熱処理ブロウンフィルムを得た。このブロウンフィルム
の熱収縮率の測定結果を表１に示す。体とした。

【００６１】［実施例２］実施例１と同様の方法により
得られたフィルムの成形体を製品巻取機により巻き取っ
た。熱処理温度を１３０℃とした以外は実施例１と同様
にして、巻物状態のままで上記バッチ方式により熱処理
した。その後、巻物をエアーオーブンから取り出し、２
分間室温に放置して冷却して、本発明のブロウンフィル
ムを得た。このブロウンフィルムを熱収縮率の測定体と
して、実施例１と同様にして熱収縮率を算出した。その
結果を表１に示す。

【００６２】［実施例３］超高分子量樹脂として、超高
分子量ポリエチレン（極限粘度［η］：１４．３ｄｌ／
ｇ、融点：１３５℃、エチレン含量１００モル％）の粉
末樹脂を用いた以外は実施例１と同様の方法により、ブ
ロウンフィルムを製造した。得られたフィルムの成形体
を四角い金属治具に四辺を固定して、上記バッチ方式に
より熱処理した。即ち、１３０℃にコントロールされた
エアーオーブン中に金属治具及びフィルムを２分間放置
して熱処理を行い、その後、金属治具及びフィルムをエ
アーオーブンから取り出し、２分間室温に放置して冷却
して、本発明のブロウンフィルムを得た。このブロウン
フィルムを熱収縮率の測定体として、実施例１と同様に
して熱収縮率を算出した。その結果を表１に示す。

【００６３】［実施例４］熱処理温度を１３５℃とした
以外は実施例３と同様にして本発明のブロウンフィルム
を得た。このブロウンフィルムを熱収縮率の測定体とし
て、実施例１と同様にして熱収縮率を算出した。その結
果を表１に示す。

【００６４】［実施例５］図４に示す装置を使用し、フ
ィルムの成形体を巻き取る前に赤外線ヒーター加熱ゾー
ンを設けて、雰囲気温度１３０℃での４０秒の通過時間
で熱処理した以外は実施例１と同様にして、本発明のブ
ロウンフィルムを製造した。このブロウンフィルムを熱
収縮率の測定体として、実施例１と同様にして熱収縮率
を算出した。その結果を表１に示す。

【００６５】［比較例１］フィルムの熱処理を行わなか
った以外は実施例１と同様にして比較ブロウンフィルム
を製造した。このブロウンフィルムを熱収縮率の測定体
として、実施例１と同様にして熱収縮率を算出した。そ
の結果を表２に示す。

【００６６】［比較例２］超高分子量樹脂として、超高
分子量ポリエチレン（極限粘度［η］：１４．３ｄｌ／
ｇ、融点：１３５℃、エチレン含量１００モル％）の粉
末樹脂を用い、フィルムの熱処理を行わなかった以外は
実施例１と同様にして比較ブロウンフィルムを製造し
た。このブロウンフィルムを熱収縮率の測定体として、
実施例１と同様にして熱収縮率を算出した。その結果を
表２に示す。

【００６７】［比較例３］超高分子量樹脂として、超高
分子量ポリオレフィン（極限粘度［η］：３．４ｄｌ／
ｇ、融点：１３５℃、エチレン含量９８．２モル％、α
−オレフィン含量１．８モル％）の粉末樹脂を用い、フ
ィルムの熱処理を行わなかった以外は実施例１と同様に
して比較ブロウンフィルムを製造した。このブロウンフ
ィルムを熱収縮率の測定体として、実施例１と同様にし
て熱収縮率を算出した。その結果を表２に示す。

【００６８】［比較例４］フィルムの熱処理温度を８０
℃とした以外は実施例１と同様にして比較ブロウンフィ
ルムを製造した。このブロウンフィルムを熱収縮率の測
定体として、実施例１と同様にして熱収縮率を算出し
た。その結果を表２に示す。

【００６９】

【表１】 実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４ 実施例５ ［η］(dl/g) 9.0 9.0 14.3 14.3 9.0 熱処理温度(℃) 120 130 130 135 130 熱収縮率(%) １００℃ 1.01 0.57 0.88 - 0.40 １１０℃ 1.78 0.96 0.95 0.65 1.45 １２０℃ 3.43 1.59 3.08 1.47 2.20 １３０℃ - 4.11 9.03 4.09 8.09

【００７０】

【表２】 比較例１ 比較例２ 比較例３ 比較例４ ［η］(dl/g) 9.0 14.3 3.4 9.0 熱処理温度(℃) - - - 80 熱収縮率(%) １００℃ 3.18 2.83 0.88 3.20 １１０℃ 5.19 5.60 2.09 5.18 １２０℃ 6.98 8.26 3.34 7.03 １３０℃ 11.15 18.33 -

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用するインフレーションフィルムの
製造装置の外略配置を示す側面図である。

【図２】図１に示す装置の押出機及び環状ダイの詳細を
示す断面図である。

【図３】多層のブロウンフィルムの製造に用いる押出機
及び環状ダイの詳細を示す断面図である。

【図４】本発明で使用する加熱処理装置の一例を示す斜
視図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ２９Ｋ 23:00 Ｂ２９Ｌ 7:00 9:00 Ｃ０８Ｌ 23:04 (72)発明者 山本 陽造 山口県玖珂郡和木町和木六丁目１番２号 三井化学株式会社内 Ｆターム(参考） 4F071 AA14 AA15 AA81 AA84 AF16 AF54 AF61Y AG28 BA01 BB06 BB09 BC01 4F073 AA29 BA06 BA07 BB01 GA01 4F207 AA03 AG01 AG03 AK01 AR06 KA01 KA17 KA19 KF01 KK51 KL65 KM16 KW26 4F210 AA03 AG01 AG03 AK01 AR06 QK01 QK12 QK72 QW05

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １３５℃デカリン溶媒で測定した極限粘
   度［η］が５．０ｄｌ／ｇ以上の超高分子量樹脂の層を
   備えた単層乃至多層の押出物をインフレーション法によ
   り製膜し、形成されるブロウンフィルムを、該超高分子
   量樹脂の融点Ｔｍ＋２０（℃）〜Ｔｍ−７０（℃）の温
   度範囲で且つ拘束条件下に加熱処理することを特徴とす
   る熱収縮率の低減された超高分子量樹脂ブロウンフィル
   ムの製造方法。
2. 【請求項２】 ブロウンフィルムを円筒状に巻き取った
   ロール状で加熱処理を行うことを特徴とする請求項１に
   記載の超高分子量樹脂ブロウンフィルムの製造方法。
3. 【請求項３】 ブロウンフィルムを円筒状に巻き取る工
   程に先だって、該ブロウンフィルムの横断方向に緊張を
   加えつつインライン上で加熱処理を行うことを特徴とす
   る請求項１に記載の超高分子量樹脂ブロウンフィルムの
   製造方法。
4. 【請求項４】 超高分子量樹脂がオレフィン系樹脂であ
   ることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の超
   高分子量樹脂ブロウンフィルムの製造方法。
5. 【請求項５】 超高分子量樹脂がポリエチレンであるこ
   とを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の超高分
   子量樹脂ブロウンフィルムの製造方法。
6. 【請求項６】 ブロウンフィルムが多層であり且つ少な
   くとも１層が超高分子量樹脂以外のオレフィン系樹脂で
   あることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の
   超高分子量樹脂ブロウンフィルムの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６の何れかに記載の製造方
   法により得られた超高分子量樹脂ブロウンフィルム。
8. 【請求項８】 １３５℃デカリン溶媒で測定した極限粘
   度［η］が５．０ｄｌ／ｇ以上の超高分子量樹脂の層を
   備えた単層乃至多層のブロウンフィルムであって、前記
   超高分子量樹脂の融点より２５℃低い温度で３０分間熱
   処理したときの熱収縮率が２％以下であることを特徴と
   する超高分子量樹脂ブロウンフィルム。
9. 【請求項９】 超高分子量樹脂がオレフィン系樹脂であ
   ることを特徴とする請求項８に記載のブロウンフィル
   ム。
10. 【請求項１０】 超高分子量樹脂がポリエチレンである
    ことを特徴とする請求項８に記載のブロウンフィルム。
11. 【請求項１１】 ブロウンフィルムが多層であり且つ少
    なくとも１層が超高分子樹脂以外のオレフィン系樹脂で
    あることを特徴とする請求項８乃至１０の何れかに記載
    のブロウンフィルム。