JP2007008089A - 二軸延伸フィルムの製造方法及び二軸延伸フィルム製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】二軸延伸フィルム製造装置100は、二軸延伸装置10と、熱処理装置40とを含むとともに、張力制御装置50を熱処理装置40の下流側に備えており、張力制御装置50は、熱処理装置40の内部で熱処理を受けている基材フィルム2に対し、下記式(1)に示す張力Tを加える。
98≦ T≦ 196・・・(1)
(式中、Tは、基材フィルム2の幅1m、厚み15μmあたりの張力を示す。単位はNである。)
【選択図】図1
Description
熱処理方法としては、一般に、テンター方式が用いられる。具体的には、延伸後の基材フィルムの両端をクリップ等で固定しながら、熱処理装置の中を走行させて熱処理を行う。このとき、基材フィルムの中央部が収縮応力のために元に戻ろうとする力が働き、その結果、いわゆるボーイング現象が生ずる。すなわち、基材フィルムの両端部はクリップ等で固定されているため、基材フィルムの中央部が両端部に比べて相対的に進行が遅れ、いわば弓なりに変形(ボーイング)した状態で熱処理装置から排出されることになる。
そこで、熱処理装置において、基材フィルムの耳部(端部)付近の加熱温度を他の部分よりも高めに設定する方法(例えば、特許文献1)や、基材フィルムに2段階の熱処理を行う方法(例えば、特許文献2)が提案されている。
98≦ T ≦196・・・(1)
(式中、Tは、基材フィルムの幅1m、厚み15μmあたりの張力を示す。単位はNである。)
本発明によれば、基材フィルムに対する張力が熱処理工程の下流側に設けられた張力制御装置により制御されるため、設備的に、熱処理工程を通過中の基材フィルムに対して、張力をかけることが容易となる。また、二軸延伸フィルム製造装置自体を簡素化できる。
本発明によれば、張力制御装置がダンサーロールを備えており、ダンサーロールの上下動という簡易な動作により、基材フィルムに張力を加えることができる。すなわち、張力制御装置自身に複雑な構成を必要としない。
本発明によれば、基材フィルムが、予備熱処理工程を通過するため、基材フィルムの結晶化度が増して、その後に行われる本熱処理工程における熱処理が円滑に進む。なお、予備熱処理工程と区別できる場合は、本熱処理工程を単に熱処理工程ともいう。
チューブラー方式であれば、MD方向(フィルムの移動方向)とTD方向(フィルムの移動方向に直交する方向)の同時二軸延伸を行うことができるため、得られた二軸延伸フィルムがMD方向とTD方向の強度バランスに優れる。
98 ≦T≦ 196・・・(1)
(式中、Tは、基材フィルムの幅1m、厚み15μmあたりの張力を示す。単位はNである。)
本発明によれば、張力制御装置がダンサーロールを備えており、ダンサーロールの上下動という簡便な機構で基材フィルムに張力をかけることができる。それ故、二軸延伸フィルム製造装置自体が簡素化できる。
〔二軸延伸フィルム製造装置の概要〕
図1は、本発明の一例として、チューブラー方式の二軸延伸フィルム製造装置100を示した模式図である。
トリミング装置32は、ブレード321を有しており、ガイドロール31を介して送られた扁平なフィルム2の両端部を切開して2枚のフィルム2A、2Bに分離する。そして、上下に離れて位置する一対の分離ロール33A、33Bにより、ガイドロール31を介して送られた両フィルム2A、2B間に空気を介在させながらこれらを分離する。この扁平なフィルム2の切開は、両端部から若干内側にブレード321を位置させることにより、一部分耳部が生じるように行ってもよく、又はフィルム2の折り目部分にブレード321を位置させることにより、耳部が生じないように行ってもよい。
次に、両フィルム2A、2Bの進行方向に順に位置する3個の溝付きロール34A〜34Cにより両フィルム2A、2Bは、再び重ねられる。なお、これらの溝付きロール34A〜34Cは、溝付き加工後、表面にめっき処理を施したものである。この溝を介してフィルム2A、2Bと空気との良好な接触状態が得られる。
重なった状態のフィルム2A、2Bは、テンター41のクリップ(図示せず)で両端部を把持されながら、フィルム2を構成する樹脂の融点以下であって、融点から約30℃低い温度以上で熱処理(熱固定)され、物性の安定した二軸延伸フィルム3(以後、フィルム3ともいう)となる。
また、加熱炉42内のフィルム2A、2Bに対しては、下流側に位置する張力制御装置50(後述)により強い張力が加えられるようになっている。
図2に、張力制御装置50を側面から見た概略図を示す。
張力制御装置50は、2本のフリーロール51A,51Bと、その中間に位置して、上下に変位(移動)可能なダンサーロール52とを備えている。
熱処理装置40から送出されたフィルム3は、フリーロール51A、ダンサーロール52を経由した後、フリーロール51Bから巻取装置60に送出される。
フリーロール51A、51Bは、熱処理装置40からのフィルム3の進行に合わせて自由回転するだけであるが、ダンサーロール52は、上下に変位可能となっている。それ故、ダンサーロール52を下方に変位させるとフィルム3の張力が上がり、逆にダンサーロール52を上方に変位させるとフィルム3の張力が下がる。すなわち、ダンサーロール52の上下への変位により、上流に位置する熱処理装置40内部で熱処理を受けているフィルム2への張力制御が可能となる。
98≦ T ≦196・・・(1)
(式中、Tは、フィルム基材の幅1m、厚み15μmあたりの張力を示す。単位はNである。)
ここで、Tが98N未満であると、ボーイング現象の防止効果が十分でなく、熱固定後のフィルム3の両端部にタルミが発生しやすくなる。その結果、フィルム3の平滑性が失われ、印刷やラミネート加工の際にトラブルを起こしやすくなる。
一方、Tが196Nを超えると、熱処理装置40のテンター41内(クリップ付近)でフィルム2の破断が生じやすくなる(熱処理成形性の悪化)。張力Tとしては、好ましくは、118N以上、176N以下である。
0.025≦ T/K ≦0.06・・・(2)
(式中、Kは、フィルム3のMD方向の破断強度であり、単位はMPaである。破断強度の測定は、ASTM D 882に準拠して行う。)
ここで、T/Kが0.025未満であると、ボーイング現象の防止効果が十分でなく、熱固定後のフィルム3の両端部にタルミが発生しやすくなる。その結果、フィルム3の平滑性が失われ、印刷やラミネート加工の際にトラブルを起こしやすくなる。一方、T/Kが0.06を超えると、熱処理装置40のテンター41内(クリップ付近)でフィルム2の破断が生じやすくなる(熱処理成形性の悪化)。T/Kは、好ましくは0.027以上、0.053以下である。
また、張力制御装置50は、ダンサーロール52の上下動という簡便な機構によりフィルム2への張力を制御しており、二軸延伸フィルム製造装置全体を複雑化することがないため、実用上も有利である。
したがって、上記に開示した材質、構造などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した名称での記載は、本発明に含まれるものである
また、本実施形態では、二軸延伸方法としてチューブラー方式を採用したが、テンター方式でもよい。さらに、延伸方法としては同時二軸延伸でも逐次二軸延伸でもよい。
[実施例1〜5、比較例1〜6]
前記した実施形態(図1)において、具体的条件を設定して二軸延伸ナイロンフィルム3を製造した。
結晶性熱可塑性樹脂として、ポリアミド系のナイロン6(相対粘度3.7)を使用し、直径60mmの環状ダイから溶融押し出しした後、15℃の冷却水中で急冷し、直径90mm、厚さ120μm又は200μmの原反フィルム1(チューブ状ナイロンフィルム、収縮開始温度45℃、融点215℃)を作製した。この原反フィルム1をチューブラー延伸装置10において赤外線ヒータを使用して加熱しながら、延伸倍率MD(フィルムの移動方向)/TD(直交方向)=3.0/3.2で同時二軸延伸してフィルム2を得た。
次に、このフィルム2を案内板11とピンチロール12に連続的に供給して折り畳むことにより、扁平なチューブ状のフィルム2とした。
次に、扁平のフィルム2の両端部を、分離装置30に付属するトリミング装置32で切開して2枚のフィルム2A、2Bに分離した後、それらのフィルム2A、2Bを分離ロール33A、33Bで離隔して内面を空気と接触させ、引き続き溝付きロール34A〜34C間を通すことにより再び重ね合わせた。
次に、熱固定後のフィルム3を、巻取装置60で上下2枚(フィルム3A、3B)に分けて巻き取った。
なお、フィルム3としては、厚みが15μmのもの(実施例1〜3、比較例1〜4)と25μmのもの(実施例4、5、比較例5、6)の2種類を製造した。
ここで、表1に記載されている張力Tは、フィルム幅1mかつフィルム厚み15μmあたりに換算した値である。
以上の実施例、比較例において、フィルム3製造中の成形性(熱処理時の成形性)を評価するとともに、得られたフィルム3について、ボーイング現象の程度(ボーイング率)、タルミの程度(タルミ消失張力)、平滑性、及び印刷適性に関する評価を行い、その結果を表1に示した。
図1の熱処理装置40内で熱処理を受けている時のフィルム2を観察して、以下のように成形性を評価した。
○:フィルム2が連続的に熱処理を受けている時間(運転時間)が12時間を経過しても熱処理装置40内で、フィルム2が破断したり、クリップからはずれたりすることがない。
△:運転時間が12時間程度で、フィルム2が破断したり、クリップからはずれたりする(運転停止)。
×:運転時間が2〜3時間程度でフィルム2が破断したり、クリップからはずれたりする(運転停止)。
図3に示すように、原反フィルム1に、その移動方向に対して垂直な方向に所定幅の標線Sを引き、延伸・熱処理後におけるフィルム3の標線S中央部の遅れ量ΔBと幅Lを測定し、以下の式(3)により求められる値をボーイング率(%)とした。
ボーイング率(%)=ΔB/L × 100・・・(3)
巻取装置60に巻き取られた広幅のフィルム3の端部から、1m幅のフィルム3をスリットしながら約500m採取した。そして、図4に示すようなタルミ量測定装置(小型スリッタ)70を用いて巻き替えを行いながら以下のようにしてタルミ消失張力(N)を測定した。
繰り出しロール71にセットされたロール巻状のフィルム3を、20m/min程度で繰り出しながら、中間ロール72A、72Bを経由して巻取ロール73で巻き替えを行った。その際、繰出ロール71にブレーキをかけることでフィルム3に加える張力を制御した。
フィルム3の端部にタルミがあると、走行中に端部がばたつくが、張力を上げるに従って、そのばたつきがおさまるようになる。そこで、フィルム3の端部のばたつきがおさまったときの張力をタルミ消失張力とした。具体的には、繰出ロール71と中間ロール72Aの間(約50cm)における端部SAGのばたつきを観察した。なお、タルミ消失張力はフィルム3の幅1m、厚み15μmあたりに換算した値(N)として示した。
実施例1において、上述のタルミ量測定装置70により測定されたタルミ消失張力(64.7N/1m幅・15μm厚み)を基準張力として、実施例1〜5、比較例1〜6で用いられた各フィルム3の平滑性を測定した。具体的には、タルミ量測定装置70を用い、実施例1〜5、比較例1〜6のロール巻き状のフィルム3に対して基準張力をかけながら各々1分間程度巻き替え運転を行い、以下の基準で平滑性を判断した。
○:目視でフィルム3の端部SAGにばたつきを確認できない
△:目視でフィルム3の端部SAGにばたつきを少し確認できる
×:目視でフィルム3の端部SAGにばたつきを明確に確認できる
二軸延伸・熱処理後のフィルム3について、市販の多色刷り印刷機にて通常の運転条件で印刷(5色)を行った。走行中のフィルム端部のタルミによるばたつきにより、印刷時にいわゆるピッチずれが起こったか否かにより、以下のような基準で印刷適性を判断した。
○:印刷ピッチのずれが0.5mm以内で、実用上問題ないもの
△:印刷ピッチのずれが1mm程度認められたが、印刷機の調整で対応できたもの
×:印刷ピッチのずれが1mm以上あり、印刷機の調整が困難であったもの
表1に示すように、実施例では、張力制御装置による張力が所定の範囲内にあるため、熱処理におけるフィルム2の成形性は、いずれも良好であり、熱処理後のフィルム3のボーイング率も低く、タルミ消失張力も低い。結果的に、フィルム3は平滑性に優れ、印刷適性にも問題はない。なお、フィルム3の厚みは、実施例1〜3では15μm、実施例4、5では25μmであったが、いずれも良好な結果を得た。
比較例2、4は、逆に張力Tが非常に高く、ボーイング率が低いので、タルミ消失張力も低く、印刷適性にも優れる。しかしながら、張力Tが本発明の範囲を超えており、熱処理時にテンター41内部でクリップ付近で破断が生じやすく、成形性に問題がある。
2 基材フィルム
3 二軸延伸フィルム(二軸延伸ナイロンフィルム)
10 二軸延伸装置(チューブラー二軸延伸装置)
20 予備熱処理装置(予熱炉)
30 分離装置
40 熱処理装置
50 張力制御装置
60 巻取装置
70 タルミ量測定装置
100 二軸延伸フィルム製造装置
Claims (7)
- 二軸延伸工程と、その後に行われる熱処理工程とを含む二軸延伸フィルムの製造方法であって、
前記熱処理工程において熱処理を受けている基材フィルムに対し、下流側より下記式(1)に示す張力Tを加えることを特徴とする二軸延伸フィルムの製造方法。
98≦ T≦ 196・・・(1)
(式中、Tは、基材フィルムの幅1m、厚み15μmあたりの張力を示す。単位はNである。) - 請求項1に記載の二軸延伸フィルムの製造方法において、
前記張力は、前記熱処理工程の下流側に設けられた張力制御装置により制御されることを特徴とする二軸延伸フィルムの製造方法。 - 請求項2に記載の二軸延伸フィルムの製造方法において、
前記張力制御装置がダンサーロールを備えていることを特徴とする二軸延伸フィルムの製造方法。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の二軸延伸フィルムの製造方法において、
前記熱処理工程が、予備熱処理工程と、その後に行われる本熱処理工程とを含んでいることを特徴とする二軸延伸フィルムの製造方法。 - 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の二軸延伸フィルムの製造方法において、
二軸延伸がチューブラー方式であることを特徴とする二軸延伸フィルムの製造方法。 - 二軸延伸装置と、熱処理装置とを含む二軸延伸フィルム製造装置であって、
張力制御装置を前記熱処理装置の下流側に備え、
前記張力制御装置は、前記熱処理装置の内部で熱処理を受けている基材フィルムに対し、下記式(1)に示す張力を加えることを特徴とする二軸延伸フィルム製造装置。
98 ≦T≦ 196・・・(1)
(式中、Tは、基材フィルムの幅1m、厚み15μmあたりの張力を示す。単位はNである。) - 請求項6に記載の二軸延伸フィルム製造装置において、
前記張力制御装置がダンサーロールを備えていることを特徴とする二軸延伸フィルム製造装置。
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