JP2003305769A

JP2003305769A - フィルムの延伸方法とその延伸装置

Info

Publication number: JP2003305769A
Application number: JP2002115088A
Authority: JP
Inventors: Minoru Shimokawa; 稔下川
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】縦延伸でネッキングが生じるとフィルムの幅
が狭くなると共にネッキングを起こした両端部は、その
厚みが厚くなり製品とならないためトリミングにより排
除され、著しい歩留まりの低下を招く。本発明の解決し
ようとする課題は、従来のロール延伸では不十分であっ
たネッキングを低減させる延伸方法とその延伸装置を提
供することである。【解決手段】フィルム加熱機構、フィルム送り機構、
および、該フィルム送り機構よりも高速にフィルムを引
取るフィルム引取り機構を備えた縦延伸装置であり、該
フィルム送り機構と該フィルム引取り機構の間にフィル
ム冷却機構を配することにより、上記課題が解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂から
なるフィルムをロールにより延伸するフィルムの延伸方
法およびその延伸装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フィルムを加熱し軟化させた後、引取り
方向に延伸する延伸方法として図２に示すように加熱炉
８内でフィルムを加熱し軟化させつつ、送り側駆動ロー
ル９の回転速度に対し出口の引取りロール２の回転速度
を上げフィルムを延伸するゾーン延伸法がある。

【０００３】また、図３に示すようにフィルムの加熱源
に予熱ロール５（フリー）を用い、加熱ロール１（駆
動）との接触によりフィルム４を加熱し軟化させた後
に、回転速度を上げた引取りロール２で引取り、加熱ロ
ール１と引取りロール２のロール間でフィルムを延伸す
るロール延伸法がある。

【０００４】一般に、フィルムを引取り方向に引き伸ば
すと幅方向にフィルムの収縮（以降、ネッキングと称
す）が生じる。ネッキングが生じるとフィルムの幅が延
伸前より狭くなると共にネッキングを起こした両端部
は、その厚みが厚く（以降、耳と称す）なり製品品質上
から好ましくないのでトリミングにより耳が排除され
る。

【０００５】フィルムの延伸においてネッキングは、延
伸前のフィルム幅に対し幅方向の収縮によるロスと両端
部の耳のトリミングによる更なるロスにより幅の狭いフ
ィルムとなり、歩留まりの低下や延伸前のフィルムの幅
を大きくする必然性から来る付帯設備のコストアップを
招く課題を有する。

【０００６】前者のゾーン延伸法の場合、フィルムの過
熱媒体が空気や輻射によるため加熱ゾーンが長く、フィ
ルムがロールに束縛されないフリーな状態も長くなりネ
ッキングは非常に大きい。

【０００７】これらの課題に対し後者のロール延伸法の
場合は、フィルムへの伝熱を加熱ロールとの接触により
行なうことで伝熱効率を上げ、送り側の加熱ロールを引
取りロールと干渉しない極限まで接近させ、フィルムが
ロールに束縛されないフリーな状態を短くすることでネ
ッキングを小さくしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ロール延伸法でもロールに束縛されないフリーな状態が
存在するため、無視できないロスに繋がるネッキングは
必ず生じており十分な解決策には至っていない。

【０００９】本発明は、従来の延伸法では不十分であっ
たネッキングを低減させる延伸方法とその延伸装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】検討の結果、フィルムの
縦延伸を引取り方向のごく狭い範囲で行えば、ネッキン
グを極めて小さく抑えることが可能であり、以下の縦延
伸装置および縦延伸方法により、このようなネッキング
の起こりにくい縦延伸が可能であることを見出した。

【００１１】すなわち、本発明の縦延伸装置は、フィル
ム加熱機構、フィルム送り機構、および、該フィルム送
り機構よりも高速にフィルムを引取るフィルム引取り機
構を備えた縦延伸装置であり、該フィルム送り機構から
該フィルム引取り機構に至るフィルム経路上かつ該経路
の中間点よりも該フィルム送り機構側にフィルム冷却機
構を有することを特徴とする。

【００１２】一つの実施態様では、前記フィルム加熱機
構は加熱ロールであり、前記フィルム送り機構は該加熱
ロールとニップロールで構成されており、前記冷却機構
は、該ニップロールを通過して該加熱ロールに抱かれた
まま走行しているフィルムを冷却する冷却機構であり、
好ましくは、前記加熱ロールの表面層はフッ素系樹脂製
の素材からなる。

【００１３】また、一つの実施態様では、前記フィルム
冷却機構は、フィルムに対してエアを吹き付ける装置か
らなる。

【００１４】さらに、また、一つの実施態様では、前記
フィルム引取り機構は、引取りロールとニップロールか
ら構成されている。

【００１５】そして、本発明の縦延伸方法は、上記の縦
延伸装置を用いてフィルムを延伸する縦延伸方法であ
り、前記フィルム冷却機構により該フィルムを冷却する
ことを特徴とする。

【００１６】また、本発明の縦延伸方法は、加熱ロール
からなるフィルム加熱機構、ニップロールと該加熱ロー
ルで構成されたフィルム送り機構、および、ニップロー
ルと引取りロールで構成され該フィルム送り機構よりも
高速にフィルムを引取るフィルム引取り機構を備えた縦
延伸装置を用いてフィルムを延伸する縦延伸方法であ
り、該縦延伸装置で行う縦延伸倍率の７０〜１００％の
延伸を該加熱ロール上で行うことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の縦延伸装置の基本構成
は、フィルム加熱機構、フィルム送り機構、および該フ
ィルム送り機構よりも高速にフィルムを引取るフィルム
引取り機構からなる。これらの構成は、従来の縦延伸装
置にも見られるが、フィルムの縦延伸時の幅方向の収縮
（ネッキング）を防止するためには、延伸する領域をで
きるだけ狭く（短く）することが重要であり、そのため
には、フィルムの「送り」から「引取り」の間隔をでき
るだけ小さく（短く）することが好ましい。しかしなが
ら、送り装置や引取り装置は一般的に駆動ロールが組み
込まれるため、これらを近接して配置し延伸する領域を
狭くすることは装置レイアウト上の制約が大きい。

【００１８】これに対し、本発明の縦延伸装置では、上
記の構成に加えて、フィルム送り機構からフィルム引取
り機構に至るフィルム経路上かつ該経路の中間点よりも
フィルム送り機構側にフィルム冷却機構を配置すること
を特徴としている。ここで、冷却機構の位置は、フィル
ム送り機構に近いほど後述するように延伸の領域を狭め
ることが可能なので、より好ましくは該経路を三等分す
る地点よりもフィルム送り機構側、更にはフィルム送り
機構に取り付けて設けることが好ましい。

【００１９】延伸加工に供されるフィルムは、一般的に
熱可塑性樹脂フィルムであり、温度が高いほど延伸され
やすく、温度が低いほど延伸されにくい。従って、フィ
ルム冷却機構で冷却される前のフィルムは延伸されやす
く、冷却後のフィルムは延伸されにくく、或いは延伸さ
れなくなる。一方で、延伸倍率はフィルムの送り速度と
引取り速度の比で決まるので、フィルムの冷却を行う
と、行わない場合に比べて、冷却される前の部分での延
伸度合いが大きくなり、冷却後の延伸度合いが小さくな
り、トータルの延伸倍率は変化しない。すなわち、延伸
する領域を狭くして同じ延伸倍率のフィルムが得られる
のである。

【００２０】そして、フィルムの冷却機構は、フリーの
冷却ロールへの接触や冷却ノズルからフィルムへのエア
吹き付けといった、比較的簡単な設備であり、加熱ロー
ルに近接したレイアウトが可能であり、延伸する領域を
狭くしやすい。

【００２１】以下、本発明の好ましい実施態様について
詳細に説明する。

【００２２】（延伸装置の構成）図１に本発明の延伸装
置の図を示すが、フィルム４を加熱する加熱ロール１と
フィルムを引取る引取りロール２、また、フィルム４を
各々のロールの回転速度に同調させるためのニップロー
ル３から構成され、加熱ロール１と引取りロール２は駆
動ロールが好ましく、これらの回転速度差によりフィル
ム４を引取り方向に延伸する。図１におけるフィルム加
熱機構は、加熱ロール１であり、フィルム送り機構は加
熱ロール１及びニップロール３を組み合わせて構成され
ている。また、フィルム引取り機構は引取りロール２と
ニップロール３を組み合わせて構成されている。さら
に、フィルム送り機構からフィルム引取り機構に至るフ
ィルム経路上かつ該経路の中間点よりもフィルム送り機
構側、具体的にはフィルム送り機構を構成する加熱ロー
ル上には、エアを吹き付けてフィルム４を冷却するため
の冷却ノズル７が配置されており、フィルム冷却機構を
構成している。フィルム冷却機構としては、冷却ノズル
の他に、冷却ロールも採用可能であるが、冷却ロールの
場合は冷却ノズルほどフィルム送り機構に近接させて配
置することが困難なので、冷却ノズルが好ましい。

【００２３】冷却ノズルの取付け位置は、図示されてい
るように、加熱ロール１と組み合わされているニップロ
ール３を通過して該加熱ロール１に抱かれている状態で
走行しているフィルム４上が好ましい。このような配置
にすることにより、図４に示したように、フィルム送り
機構とフィルム引取り機構の速度差に対応する延伸が、
主にニップロール３とエアノズル７の間（ｂの領域）で
起こり、極めて狭い領域での延伸が可能となる。

【００２４】尚、フィルム４の熱膨張によるシワの発生
を防止するために加熱ロール１の手前に予熱を行う予熱
ロール５を多数設けたり、延伸後のフィルム４の急激な
冷却による収縮由来のフィルムの割れを防止するために
引取りロール以降に複数のフリーロール６を設け、さら
に冷却を行う構成であっても良い。

【００２５】（延伸の方法）図１および図４をもとに本
発明の縦延伸方法の好ましい態様を説明すると、延伸前
のフィルム４は、まず、加熱ロール１に送られる。この
加熱ロールを駆動ロールとし、ニップロール３と組み合
わせれば、本発明の縦延伸装置の加熱機構を構成すると
ともに、フィルム送り機構としても機能する。フィルム
４はニップロール３により加熱ロール１の回転速度に同
調させる。また、図４におけるａの領域でフィルム４は
加熱され、延伸されやすい状態となるが、ニップロール
３によりフィルム引取り機構から伝わる延伸力は分断さ
れているので、フィルム４はａの領域では延伸されな
い。

【００２６】そして、ニップロール３を通過した加熱ロ
ール１上のフィルム４にはフィルム引取り機構からの延
伸力が伝わるので延伸が起こる。その後、加熱ロール１
に抱かれた状態で図４のｂの領域を走行したフィルムに
は、冷却ノズル７からエアを吹き付ける。このような冷
却機構により温度が下がったフィルムは、比較的短い距
離のｃの領域で殆ど再加熱されることなく加熱ロール１
を離脱するので、冷却ノズル７通過後のフィルム４は延
伸されることなく、引取りロール２とニップロール３を
組み合わせて構成されるフィルム引取り機構に引き取ら
れる。従って、図４における縦延伸は、ｂの領域のみで
主に起こるため、ネッキングの極めて小さい延伸加工が
可能となる。なお、図４のｂの領域すなわち加熱ロール
１上で行う延伸は、縦延伸装置全体（「送り」〜「引取
り」）で行う延伸倍率の７０〜１００％が好ましい。例
えば、縦延伸装置で２倍の縦延伸を行う場合には、加熱
ロール上で１．４〜２．０倍、その他の領域で０．６〜
０倍の縦延伸を行うことが好ましい。より好ましくは、
８０〜１００％、更に好ましくは９０〜１００％、理想
的には１００％である。どこで、どれだけ延伸されてい
るかは、延伸前のフィルムに一定間隔のマークをつけ
て、評価ポイントを通過する際に間隔がどれだけ増大し
ているかを撮影写真等で調べることによって確認でき
る。

【００２７】上記の縦延伸方法でネッキングを極めて小
さく抑えることができるのは、延伸の領域が極めて小さ
いからであるが、それ以外の重要な要因として、本発明
の加熱ロール上で延伸を行う延伸方法においては以下の
原理が働くと考えている。

【００２８】すなわち、延伸に於いては、フィルム４は
延伸に見合った引っ張り力で加熱ロール１に押さえ付け
られるため、フィルム４と加熱ロール１との摩擦抵抗は
増大し、縦方向、横方向ともに滑りにくくなる。そし
て、縦方向は縦延伸による滑り、横方向は縦延伸に伴う
ネッキングによる滑りが発生しやすくなるが、積極的に
張力を掛ける縦方向に比べて、二次的なネッキングによ
って横方向に働く張力は小さく、横方向については加熱
ロール１との摩擦に打ち勝つことができない。それ故、
本発明の加熱ロール上で延伸を行う延伸方法では、加熱
ロール上の横方向の滑りが抑制され、ネッキングが生じ
にくいと考えられる。また、起きても極めて小さいネッ
キングで収まる。

【００２９】なお、加熱ロールの温度は、フィルムのガ
ラス転移温度に応じて適宜決めればよく、一般的にはガ
ラス転移温度±２０℃程度の範囲で設定するのが適当で
ある。また、延伸倍率は、１〜３倍程度が適当であり、
これを越える場合には延伸ムラやフィルムの破断が起こ
る恐れがあるので、ｂの領域を大きくしたり、エアノズ
ルの７の位置を引取りロール２側に下げたりして調整を
行うことが望まれる。

【００３０】（加熱ロール１の構成）上記の延伸方法で
は加熱ロール１上を走行するフィルムは、加熱ロール１
に接触してからニップロール３まで（ａの領域）は、加
熱ロールの回転と同調しているが、ニップロール３から
エアノズル７の間（ｂの領域）においては延伸されるた
め、フィルム４は加熱ロール１上を滑ると考えられる。
このため、加熱ロール１の表面の仕上げは滑らかである
方が好ましい。加熱ロール１の表面の凹凸が激しいとフ
ィルム表面にクレーズが生じてしまう。

【００３１】また、フィルム４を均一に延伸させるた
め、加熱ロール１はフッ素系樹脂やシリコーン樹脂等の
離型性を有する素材が好ましい。滑べりが悪く加熱ロー
ル１にフィルム４がくっつく等の現象が生じると延伸ム
ラや加熱ロール１からのはがれ模様が起きるおそれがあ
る。

【００３２】また、加熱ロール１のｂの領域では、延伸
により絶えずフィルム４との摩擦が生じるため、表面層
は耐磨耗性を有する素材が好ましく、特に、フッ素系樹
脂素材が好ましい。また、それらの素材はロールの表面
層にあれば良く、金属製のロールに含浸、コーティン
グ、フィルムの被覆等から構成されるものであっても良
い。

【００３３】（引取りロール２の構成）加熱ロール１と
引取りロール２の回転速度の比を変えることでフィルム
４を延伸するが、引取りのグリップ力を高めるため、引
取りロール２はゴム製のロールが好ましい。また、それ
らの素材はロールの表面層にあれば良く、金属製のロー
ルにコーティング、フィルムの被覆から構成されるもの
であっても良い。

【００３４】また、引取りのグリップ力を上げる方法と
して、ニップロールを多数設置する方法や引取りロール
径を大きくし、フィルムを抱かせる量を増やす方法であ
っても良い。

【００３５】

【実施例】（実施例１）厚み１７０μｍ、幅１０００ｍ
ｍの熱可塑性フィルムを１４０℃設定の加熱ロールに通
した。加熱ロールには金属製ロールにテフロン(R)コー
ティングしたものを表面仕上げＳ０．５に仕上げたもの
を用い、引取りロールには、金属製ロールにニトリルブ
タジエンゴムを被覆したものを、また、ニップロールは
ニトリルブタジエンゴム製のものを用いた。各ロールの
配置は図１に準じたレイアウトとし、加熱ロールへの抱
き角は２０°とした。また、冷却ノズルからエアを吹き
付けてニップロールを通過後の加熱ロール上を走行する
フィルムを冷却した。

【００３６】各ロール間の回転速度比を変え、延伸倍率
が２倍になる速度比で延伸を行った結果、フィルムは加
熱ロール上で装置全体の延伸倍率のほぼ１００％延伸さ
れ、延伸後のフィルム幅は９９６ｍｍでありネッキング
は０．４％とほとんど生じなかった。

【００３７】（比較例１）厚み１７０μｍ、幅１０００
ｍｍの熱可塑性フィルムを１４０℃設定の加熱ロールに
通した。加熱ロール及び引取りロールは金属製のロール
で表面仕上げＳ０．５に仕上げたものを用い、ニップロ
ールには、ニトリルブタジエンゴム製のものを用いた。
各ロール配置は加熱ロールとニップロールの共通接線上
をフィルムが出るように、また、引取りロールとニップ
ロールの共通接線上をフィルムが入るようなレイアウト
とした。また、冷却ノズルからのエアの吹き付けは行わ
なかった。

【００３８】各ロール間の回転速度比を変え、延伸倍率
が２倍になる速度比で延伸を行った結果、延伸後のフィ
ルム幅は９００ｍｍとなり１０％のネッキングが生じ
た。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、幅方向へのネッキング
が著しく低下し、その効果により製品の歩留まりを大幅
に改善できる。

【００４０】また、従来のロール延伸方法では、ロール
と離れたフリーな部分で延伸を行っていたため、延伸ゾ
ーンに於ける雰囲気の温度コントロールが製品の品質を
左右する重要な要素となっていたが、本発明では延伸の
領域を極めて狭くすることができ、さらに加熱ロール上
での延伸が可能であるので、外乱の影響を非常に受けに
くく安定した延伸品質のフィルムを提供可能である。

【００４１】また、従来のロール延伸装置の様な雰囲気
の温度コントロールする高価なシステムを必要とせず、
製品のコストアップの原因にならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられる延伸装置の一例を示す図で
ある。

【図２】従来のゾーン延伸装置の一例を示す図である。

【図３】従来のロール延伸装置の一例を示す図である。

【図４】本発明の延伸の様子を示す図である。

【符号の説明】

１加熱ロール２引取りロール３ニップロール４フィルム５予熱ロール６フリーロール７冷却ノズル８加熱炉９送り側駆動ロール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フィルム加熱機構、フィルム送り機構、
および、該フィルム送り機構よりも高速にフィルムを引
取るフィルム引取り機構を備えた縦延伸装置であり、該
フィルム送り機構から該フィルム引取り機構に至るフィ
ルム経路上かつ該経路の中間点よりも該フィルム送り機
構側にフィルム冷却機構を有することを特徴とする縦延
伸装置。
【請求項２】前記フィルム加熱機構が加熱ロールであ
り、前記フィルム送り機構が該加熱ロールとニップロー
ルで構成されており、前記冷却機構は、該ニップロール
を通過して該加熱ロールに抱かれたまま走行しているフ
ィルムを冷却する冷却機構であることを特徴とする請求
項１に記載の縦延伸装置。
【請求項３】前記加熱ロールの表面層がフッ素系樹脂
製の素材からなる請求項２に記載の縦延伸装置。
【請求項４】前記フィルム冷却機構が、フィルムに対
してエアを吹き付ける装置からなる請求項１ないし請求
項３のいずれか１項に記載の縦延伸装置。
【請求項５】前記フィルム引取り機構が、引取りロー
ルとニップロールから構成されている請求項１ないし請
求項４のいずれか１項に記載の縦延伸装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載の縦
延伸装置を用いてフィルムを延伸する縦延伸方法であ
り、前記フィルム冷却機構により該フィルムを冷却する
ことを特徴とする縦延伸方法。
【請求項７】加熱ロールからなるフィルム加熱機構、
ニップロールと該加熱ロールで構成されたフィルム送り
機構、および、ニップロールと引取りロールで構成され
該フィルム送り機構よりも高速にフィルムを引取るフィ
ルム引取り機構を備えた縦延伸装置を用いてフィルムを
延伸する縦延伸方法であり、該縦延伸装置で行う縦延伸
倍率の７０〜１００％の延伸を該加熱ロール上で行うこ
とを特徴とする縦延伸方法。