JP2002137286A

JP2002137286A - 延伸フィルムの製造方法

Info

Publication number: JP2002137286A
Application number: JP2000337213A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Yamauchi; 英幸山内; Wataru Aida; 亘合田; Motoyuki Suzuki; 基之鈴木
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-11-06
Filing date: 2000-11-06
Publication date: 2002-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、フィルム幅方向に沿って物性差が殆
どない、均一性に優れた延伸フィルムの製造方法を提供
せんとするものである。【解決手段】本発明の延伸フィルムの製造方法は、少な
くとも一方向に延伸されたフィルムを、ガラス転移温度
以上で熱固定する延伸フィルムの製造方法において、該
熱固定において、フィルムの幅方向で、フィルムの中央
部からフィルムの端部に向かって、該熱固定時間を長く
することを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルムの幅方向
で物性差がほとんどない、均一性に優れた延伸フィルム
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より二軸延伸フィルムは、工業用途
に供せられているが、なかでも偏光板のセパレータなど
の光学用途、磁気記録、写真、製図、包装、コンデンサ
ー等の広い用途でフィルムの幅方向で光学的特性、機械
的特性、湿度膨張率、熱膨張率、熱収縮率などが均一で
あることが要求されている。

【０００３】しかし、従来技術では通常の二軸延伸法、
すなわち縦延伸に続いてテンターにより横延伸を施す方
法において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。

【０００４】この理由は次の通りである。テンター内に
おいてフィルムの両側端は把持手段により把持されてい
るので、横延伸に伴う縦方向の収縮応力は把持手段によ
って拘束されている。これに対し、フィルム中央部分は
把持手段による拘束力が比較的弱いので、上記収縮応力
によって中央部分が移動する傾向がある。もし、横延伸
以前にフィルム面上に横方向に直線を描いたとすれば、
この直線はフィルム進行方向に向かって凹形の曲線に変
形する。この現象はボーイングと称されるものである。
このボーイングの現象がフィルムの幅方向の物性、特に
配向角分布などの光学的特性、機械的特性、湿度膨張
率、熱膨張率、熱収縮率を不均一にする原因となってい
る。

【０００５】このような幅方向の物性差を解消するため
に幾つかの提案がなされている。例えば一軸延伸したフ
ィルムをテンターで横延伸し、いったんクリップ把持を
解放し、更に再度クリップでフィルムを把持し、１２０
〜２４０℃の温度領域において昇温させながら熱固定す
る方法（例えば、特開昭５７−８７３３１号公報）、未
延伸フィルムを延伸温度以上で予熱した後、縦横方向に
同時二軸延伸し、次いで等温ずつ多段階に分割昇温させ
て再熱処理する方法（例えば、特開昭５４−１３７０７
６号公報）、横延伸直後にフィルム温度をいったんガラ
ス転移温度以下まで下げて剛性を増し、熱処理室側のフ
ィルムが延伸室に引き込まれるのを防止する方法（例え
ば、特開平３−１３０２７号公報、特開平３−２１６３
２６号公報）、冷却工程を入れる代わりに、横延伸と熱
処理間にニップロールを設けて、中央部を強制的に進行
させる方法（例えば、特公昭６３−２４４５９号公
報）、また、フィルムを二軸延伸後、フィルムの中央部
より端部の温度が高くなるように加熱する方法（例え
ば、特開昭６１−２３３５２３号公報、特開昭６２−１
８３３２７号公報、特開昭６２−１８３３２８号公報）
などが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法では、ボーイング現象を多少制御することはで
きても、光学的特性、熱寸法安定性、機械的特性、平面
性などを損なわずにフィルム幅方向における諸物性を均
一化するには不十分であったり、装置が大型化するとい
った問題が生じる。

【０００７】本発明は、かかる従来技術の問題点を解決
し、フィルムの幅方向に沿って物性差が殆どない、均一
性に優れた延伸フィルムの製造方法を提供せんとするも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明の延伸フィルムの製造方法は、少
なくとも一方向に延伸されたフィルムを、ガラス転移温
度以上で熱固定する延伸フィルムの製造方法において、
該熱固定において、該フィルムの幅方向で、該フィルム
の中央部から、該フィルムの端部に向かって、該熱固定
時間を長くすることを特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、前記課題、つまりフィ
ルム幅方向に沿って物性差が殆どない、均一性に優れた
延伸フィルムの製造方法について、鋭意検討し、ボーイ
ングの発生過程を解明し、このボーイングを抑制する手
段として、フィルムの幅方向で、該フィルムの中央部か
ら、該フィルムの端部に向かって、熱固定時間を長くし
てみたところ、意外にも、かかる課題を一挙に解決する
ことを究明したものである。

【００１０】本発明の延伸フィルムとは、少なくとも一
方向に延伸されたフィルムである。延伸方向は、特に限
定されないが、長手方向または横方向に一軸延伸された
フィルムや、長手方向および横方向の両方向に二軸延伸
されたフィルムなどを意味するものである。

【００１１】本発明の延伸フィルムは、結晶性を有する
樹脂組成物からなることが好ましい。結晶性を有する樹
脂組成物としては、例えば、熱可塑性樹脂が好ましい。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタ
レートやポリエチレンナフタレートなどのポリエステ
ル、ナイロン６やナイロン６６などのポリアミド、ポリ
プロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリ
フェニレンサルファイド等を用いることができる。上記
熱可塑性樹脂は単体であっても混合物、共重合物であっ
てもよい。またこれらには少量の無機添加物や有機添加
物を含んでいてもよい。

【００１２】本発明の延伸フィルムの延伸方法は、特に
限定されないが、上記樹脂組成物をその融点以上に加熱
溶融し、スリットダイを含む押出手段から、冷却ドラム
表面にフィルム状に押出して、実質的に無配向な未延伸
フィルムを得た後に、該未延伸フィルムを、該樹脂組成
物のガラス転移温度以上で、長手方向または横方向の一
方向に延伸する方法、長手方向に延伸した後、横方向に
延伸する方法、横方向に延伸した後、縦方向に延伸する
方法、あるいは、長手方向、横方向に同時に延伸する方
法、また、長手方向の延伸、幅方向の延伸を複数回数組
み合わせて行う方法であってもよい。

【００１３】本発明の延伸フィルムの製造方法において
は、フィルム幅方向で物性差がほとんどない、均一性に
優れた延伸フィルムを得るために、上記方法により延伸
された延伸フィルムを、該延伸直後、または、一旦冷却
された状態で、好ましくはそのガラス転移温度以上、さ
らに好ましくはガラス転移温度＋２０℃以上、特に好ま
しくは延伸温度以上で、例えば、テンター方式などのオ
ーブン式熱処理装置を使用して熱固定する場合、フィル
ム中央部と端部の長手方向の拘束力を等しくする、もし
くは、その差を低減するための熱固定において、フィル
ム幅方向でフィルム中央部からフィルム端部に向かって
熱固定時間を長くすることが肝要である。

【００１４】かかるフィルム幅方向で、フィルム中央部
からフィルム端部に向かって熱固定時間を長くする具体
的手法は、特に限定されないが、熱固定ゾーンの初期部
分が、好ましくは図１に示す形状であれば、本発明の効
果が得られる。

【００１５】本発明の熱固定ゾーンの初期部分を図１の
形状にすることにより、熱風により熱固定する場合など
では、熱風の風量、風速や温度を調整することなく、フ
ィルム中央部からフィルム端部に向かって熱固定時間を
長くすることができるので好ましい。

【００１６】ここで図１〜図６について詳細な説明を行
う。図１〜図５は、フィルム幅方向でフィルム中央部か
らフィルム端部に向かって熱固定時間を長くするために
熱固定ゾーン入口の形状を変えたものである。

【００１７】まず、図１は、本発明のフィルムの幅方向
で、熱固定時間に差をつける具体的な装置の形状を示し
た概略平面図であり、従来公知のテンター方式の横延伸
・熱固定装置に使用したときの熱固定ゾーンの初期部分
の形状を示したものである。

【００１８】ここで上図は、その熱固定ゾーンの初期部
分の形状が扇形であり、下図は、三角形、台形である。
更に熱固定ゾーンの最も熱固定時間が長い端部（Ｌ１）
と、熱固定時間が最も短い中央部（Ｌ２）の関係、熱固
定時間に差をつけるための熱固定ゾーン初期部分の形状
が、図１の下図に示した三角形、台形の場合の熱固定ゾ
ーンの最大幅（Ｗ１）と熱固定時間を最も短くする部分
の横方向の長さ（Ｗ２）の関係が、図１において、次式
（１）、（２）で規定される区間であることが好まし
い。

【００１９】Ｌ２＜Ｌ１式（１）０≦Ｗ２／Ｗ１＜１．０式（２）前記のような熱固定ゾーンの初期部分の形状を採用する
ことにより、フィルムの幅方向で、熱固定開始時間を変
化させることができ、フィルムの中央部からフィルムの
端部に向かって、熱固定時間を長くすることができる。

【００２０】図２は、本発明を実施する一態様例とし
て、フィルムの幅方向の位置によって、該熱固定時間に
差を設ける具体的手段を示すものであり、すなわち、実
施例１で採用した熱固定装置の初期部分の形状を扇形に
変更した例をモデル的に示した概略平面図である。

【００２１】図３は、本発明を実施する一態様例とし
て、フィルムの幅方向の位置によって、該熱固定時間に
差を設ける具体的手段を示すものであり、すなわち、実
施例２で採用した熱固定装置の初期部分の形状を三角形
に変更した例をモデル的に示した概略平面図である。

【００２２】図４は、本発明を実施する一態様例とし
て、フィルムの幅方向の位置によって、該熱固定時間に
差を設ける具体的手段を示すものであり、すなわち、実
施例３で採用した熱固定装置の初期部分の形状を台形に
変更した例をモデル的に示した概略平面図である。

【００２３】図５は、本発明を実施する一熊様例とし
て、２個のステンターを用いて横延伸・熱処理を別々に
行う場合の第２ステンターによる熱固定において、熱固
定ゾーン初期部分にフィルムの幅方向の位置によって、
該熱処理時間に差を設ける具体的手段として、熱固定の
初期部分の形状を扇形に変更した例を示したものであ
り、実施例４で採用した態様例をモデル的に示した概略
平面図である。

【００２４】図６は、従来の熱固定装置の例を示したも
のであり、比較例１、２で採用した態様例をモデル的に
示した概略平面図である。

【００２５】また、加熱には、温水、スチーなどの媒
や、遠赤外線、近赤外線などのヒーター、好ましくは電
気ヒーターを使用することができる。

【００２６】本発明の熱固定ゾーンの長さは、フィルム
の走行速度または厚さによって異なるが、該フィルムに
対し、十分な加熱時間をとるため、フィルムの滞留時間
を０．１秒以上とり得る長さであることが好ましい。ま
た、２個のステンターを用いて横延伸、熱処理を、別々
に行う場合の第２ステンターによる熱固定においても、
熱固定ゾーンの初期部分を図１の形状にすることによ
り、フィルムの中央部からフィルムの端部に向かって、
熱固定時間を長くすることができるので好ましい。

【００２７】フィルムの中央部とフィルムの最端部の熱
固定時間差は１／１００秒以上１分以下であるのが、最
も好ましく、また、フィルムの中央部よりも、フィルム
の端部の熱固定時間を長くするのが最も好ましい。

【００２８】ここで熱固定時間差が、１／１００秒未満
であったり、１分を超えたりすると、フィルムの幅方向
の物性を均一にすることができないので好ましくない。

【００２９】本発明のフィルムの中央部から、フィルム
の端部に向かって、熱固定時間を長くする部分は、フィ
ルムの幅方向において、均一な物性のフィルムを得るた
め、フィルムの長手方向に対して、フィルムの中央を境
に左右対称に（フィルム中央部からフィルム端部に向か
って）熱固定時間を長くすることが好ましい。

【００３０】＜特性の測定方法＞（１）ガラス転移点（Ｔｇ）、融点（Ｔｍ）：セイコー
電子（株）製示差走査熱量計ＲＤＣ２２０型を用いて、
樹脂組成物試料５ｍｇを採取し、室温より昇温速度２０
℃／分で昇温したときの吸熱ピークの温度より融点（Ｔ
ｍ）を求めた。また、ガラス転移温度（Ｔｇ）はフィル
ム試料を２８０℃まで昇温し、２８０℃で５分間保持し
た後、液体窒素で急冷し、再度室温より昇温速度２０℃
／分で昇温して測定した。（２）ボーイング量（ｍｍ）：熱固定前の延伸フィルム
の幅方向の全幅にわたりマジック等で直線を描いておい
て、熱固定を行う。熱固定後のフィルムを取り出し、ボ
ーイングにより変形した直線の絃と弧の最大距離（ｍ
ｍ）を測定した。（３）フィルム幅方向、配向角分布：自動屈折率測定装
置（王子計測機器株式会社製ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ）
を使用して測定した。測定はフィルムの中央とフィルム
最端部から２００ｍｍの位置で行った。測定温度は、２
５℃で行った。フィルムの横方向を０°とした。

【００３１】

【実施例】実施例１、２、３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、急冷ドラム表面でフィルム状に成形して冷却し
た後、ロール式縦延伸機で縦方向に３．３倍延伸し、更
に、９５℃でフィルムの両端をステンタークリップで把
持し、横方向に３．７倍延伸して３８μｍの二軸延伸フ
ィルムとする。そのままの状態で両側端を把持したまま
２２０℃に保持された長さ４ｍの熱固定ゾーンを１０ｍ
／分の速度で通過させた後、室温まで冷却して巻き取っ
た。

【００３２】ここで、長さ３ｍの熱固定ゾーンでフィル
ム幅方向の位置によって該熱固定時間に差がつくように
熱固定ゾーン初期部分を熱固定ゾーンの１／３まで図
２、図３、図４の形状にした。それぞれを順に実施例
１、同２、同３とした。

【００３３】こうして得られたフィルムは、いずれもフ
ィルム幅が８００ｍｍであり、表１に示すようにボーイ
ング量も小さくフィルム幅方向に沿って物性が均一であ
った。実施例４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、急冷ドラム表面でフィルム状に成形して冷却し
た後、ロール式縦延伸機で縦方向に３．３倍延伸し、更
に、９５℃でフィルムの両端をステンタークリップで把
持し、横方向に３．７倍延伸して３８μｍの二軸延伸フ
ィルムとする。そのままの状態で両側端を把持したまま
１２０℃に保持された長さ４ｍの熱固定ゾーンを１０ｍ
／分の速度で通過させ、第１ステンターで１２０℃の低
温熱固定を終了する。次に、フィルムの両端部のクリッ
プ把持を開放し、室温において、フィルムの両側を開放
した状態でロール群を等速で通過させ、更に、再度フィ
ルム両端部を把持し、第２ステンターに導く。第２ステ
ンターは４ゾーンに分割されたもので、設定温度は順次
高くなるように選定されている。すなわち、１６０℃に
保持した１．５ｍのゾーン、１８０℃に保持された１．
５ｍのゾーン、２００℃に保持された１．５ｍのゾー
ン、更に２２０℃に保持された１．５ｍのゾーンより構
成されており、この第２ステンターで熱固定を行った
後、室温まで冷却して巻き取った。ここで第２ステンタ
ーの初期ゾーンの１／４の部分までフィルム幅方向の位
置によって該熱固定時間に差がつくように図５の形状の
熱固定装置を使用した。

【００３４】こうして得られたフィルムは、フィルム幅
が８００ｍｍであり、表１に示すようにボーイング量も
小さくフィルム幅方向に沿って物性が均一であった。比較例１実施例１において図６に示すように通常の熱固定装置を
使用して熱固定を行い巻き取った。

【００３５】こうして得られたフィルムは、いずれもフ
ィルム幅が８００ｍｍであり、表１に示すようにボーイ
ング量も大きくフィルム幅方向に沿って物性が不均一な
ものであった。比較例２実施例１において、熱固定ゾーン初期部分を熱固定ゾー
ンの２．５ｍまで図２の形状にして２ｍ／分の速度で熱
固定ゾーンを通過させた後巻き取った。

【００３６】こうして得られたフィルムは、いずれもフ
ィルム幅が８００ｍｍであり、表１に示すようにボーイ
ング量も大きくフィルム幅方向に沿って物性が不均一な
ものであった。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】本発明の延伸フィルムの製造方法によれ
ば、フィルム幅方向に沿って物性差がほとんどない、均
一性に優れたフィルム提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この図は、本発明のフィルム幅方向で熱固定時
間に差をつける具体的な装置の形状を示した概略平面図
である。

【図２】この図は、本発明の熱固定装置の初期部分の形
状を変更した一例を示した概略平面図である。

【図３】この図は、本発明の熱固定装置の初期部分の形
状を変更した他の一例を示した概略平面図である。

【図４】この図は、本発明の熱固定装置の初期部分の形
状を変更したさらに他の一例を示した概略平面図であ
る。

【図５】この図は、本発明の熱固定の初期部分の形状を
変更した例を示した、また、さらに他の一例を示した概
略平面図である。

【図６】この図は、従来の熱固定装置の例をモデル的
に示した概略平面図である。

【符号の説明】

１：フィルム進行方向２：予熱ゾーン３：延伸ゾーン４：熱処理ゾーン５〜８：細分化された熱処理ゾーンの１ゾーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F210 AA24 AD05 AG01 AR06 QA02 QA03 QC01 QC05 QG01 QG18 QW07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方向に延伸されたフィルム
を、ガラス転移温度以上で熱固定する延伸フィルムの製
造方法において、該熱固定において、該フィルムの幅方
向で、該フィルムの中央部から、該フィルムの端部に向
かって、該熱固定時間を長くすることを特徴とする延伸
フィルムの製造方法。
【請求項２】該フィルムの幅方向で、該フィルムの中央
部の熱固定時間よりも、該フィルムの最も端部の熱固定
時間の方が、１／１００秒以上１分以下の範囲で長いこ
とを特徴とする請求項１記載の延伸フィルムの製造方
法。
【請求項３】該フィルムの中央部から、該フィルムの端
部に向かって、該熱固定時間を長くすることが、該フィ
ルムの長手方向に対して、該フィルムの中央を境に左右
対称に行うものである請求項１または２に記載の延伸フ
ィルムの製造方法。
【請求項４】該延伸フィルムが、二軸延伸フィルムであ
る請求項１〜３のいずれかに記載の延伸フィルムの製造
方法。
【請求項５】該延伸フィルムが、ポリエステルフィルム
である請求項１〜４のいずれかに記載の延伸フィルムの
製造方法。