JP2009051163A - 延伸フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
幅方向の延伸の際の歪み速度を低減すると共に、ボーイングが防止され、厚薄精度の高い延伸フィルムを提供することができる製造方法に関する。
【解決手段】
フィルムを幅方向に延伸する際のフィルムの複数の特定位置の温度を他の位置の温度よりも部分的に高くすることにより、フィルムの複数の特定位置からネック延伸を開始させると共に、複数の特定位置のうちの中央部の特定位置の温度を両側部の特定位置の温度より低くすることを特徴とする延伸フィルムの製造方法に関する。これらの位置にネック延伸のきっかけ（トリガー）を設けて、強制的にネック延伸を開始させるものである。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリプロピレン等の延伸フィルムの製造方法に関するものであり、延伸されたフィルムの延伸歪みが少なく、厚薄精度の高いフィルムを得ることができる製造方法に関する。

従来からポリプロピレン等の二軸延伸フィルムは、押し出したフィルムを予熱して長手方向に延伸した後、さらに幅方向に延伸して成形されている。その際、長手方向の延伸はロールの回転速度を変えることにより行われ、幅方向の延伸はテンター内でフィルムの両端をニップで保持して順次幅方向に引き延ばして行われている。
幅方向の延伸において、テンター内ではフィルムが加熱され幅方向に引き延ばされるが、幅方向で延伸力の小さい位置、即ち局所的に温度の高い位置や厚さの薄い位置から延伸を開始する。このようなネック延伸では、その部分だけフィルムの厚さが薄くなり、その後の延伸の伝搬により、最終的には全体が薄くなり延伸されたフィルムが得られる。

このようにテンター内での延伸の際にネック延伸が開始する位置はコントロールされておらず、見かけ上はネック延伸が伝搬し最終的に全体が延伸されたフィルムが製造されている。
近年、延伸フィルムについて要求される性能が高くなり、フィルムの厚さのばらつき、強度のばらつき、配向のばらつきなどが少ない延伸フィルムが求められている。
これに対し、テンター内で加熱されたフィルムの温度や厚さは幅方向、長手方向で必ずしも高い精度で均一とはいえない。そのため、テンター内の温度コントロールによりネック延伸を開始する位置を一定に維持することには限界がある。
特にポリプロピレン、ポリエチレン等の結晶性高分子の縦延伸シートを更に横延伸する際には、延伸原反の強度のばらつきや幅方向の厚薄のために、ネック延伸が開始する位置を常に同じ位置に維持することが難しい場合もある。これにより得られる延伸フィルムの性能、厚薄精度が影響を受けたり、延伸時にフィルムが切断する等の安定生産にも影響を与えることにもなる。
これを解決するため、幅方向に延伸する際に複数の位置でネック延伸を強制的に行わせれば、延伸時の歪み速度が低減され、歪みが僅かな延伸点だけに集中することがなく、延伸時のフィルムの破断を防止することができる。そして、得られる延伸フィルムの厚薄精度が向上する。得られる延伸フィルムの横方向の配向のばらつきが少なくなり、延伸倍率のばらつきも少なくなる。延伸が難しい材料、例えば高い立体規則性のポリプロピレンや高結晶性のポリプロピレンの延伸が可能となる。延伸の高速化が難しく、限界と考えられている材料であっても、さらに高速延伸が可能となり、高速製膜が可能となる。安定生産の難しい延伸工程においても、フィルム破断が起こることなく、安定生産が可能となる。延伸倍率を今までより高倍率とすることも可能となる等の優れた効果が得られる。
このように優れた効果が得られるが、フィルムの幅方向の延伸時の温度を一律に同じ温度にコントロールしたとしても、延伸原反の中央部の延伸が先行しその後に両側部の延伸原反が延伸し、得られる延伸フィルムにボーイングが発生するおそれがある。

本発明は延伸フィルムの製造方法において、幅方向の延伸の際の歪み速度を低減すると共に、ボーイングが防止され、厚薄精度の高い延伸フィルムを提供することができる製造方法に関する。

すなわち、本発明はフィルムを幅方向に延伸する際のフィルムの複数の特定位置の温度を他の位置の温度よりも部分的に高くすると共に、複数の特定位置のうちの中央部の特定位置の温度を両側部の特定位置の温度より低くすることにより、フィルムの複数の特定位置からネック延伸を開始させるとことを特徴とする延伸フィルムの製造方法に関する。
一般に延伸原反は延伸時に、延伸温度まで加熱されているが、本発明では延伸原反の目的とする任意の複数の位置のみを更にさらに高い温度にして、これらの位置にネック延伸のきっかけ（トリガー）を設けて、強制的にネック延伸を開始させるものである。このような特定位置は、通常２から１０か所程度設けられる。
さらに、本発明では、ボーイングを防止するため、これらのフィルムの幅方向の中央部の特定位置でのネック延伸を先行して開始させ、その後両側の特定位置でのネック延伸を開始させることを特徴とする。

このため、複数の特定位置のうちの中央部の特定位置の温度を両側部の特定位置の温度より低くすることを特徴とする。
このように、フィルムの延伸時に発生するボーイングという課題に対して、延伸原反の幅方向の温度を一律同じ温度とするのではなく、意図的に温度差をつけて、ネック延伸の開始点を長手方向に移動させて、フィルムの幅方向の中央部と周辺部の延伸力の相違から起因するボーイングを防止するものである。

本発明によれば、幅方向の延伸の際のネック延伸の開始位置をコントロールすることができ、高い厚薄精度が高く、かつボーイングが防止された延伸フィルムを得ることができる。

本発明が適用されるフィルムはポリオレフィン等の熱可塑性樹脂の延伸フィルムである。ポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・ブテン共重合体等のプロピレン系ポリマー、ポリエチレン、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・ブテン共重合体、エチレン・１−ヘキセン共重合体、エチレン・４−メチル−１−ペンテン共重合体等のエチレン系ポリマー、ポリ−４−メチル−ペンテン、４−メチル−１−ペンテンと他のα−オレフィンとの共重合体などの４−メチル−ペンテン系ポリマー、ポリブテン等のブテン系ポリマー、ポリシクロオレフィン等がある。これらのポリマーには必要に応じて各種の添加剤、安定剤が配合される。添加剤には顔料、色素、無機、有機の充填剤、発泡剤等があり、安定剤には酸化防止剤、紫外線吸収剤などがある。また、単層フィルム、多層フィルムいずれの製造にも適用可能でその厚さは通常約１ミクロンから約２００ミクロン程度である。
本発明はいわゆる逐次二軸延伸法に利用することに適しているが、その他その目的に応じて他の延伸フィルムの製造方法にも適用することができる。
本発明の延伸フィルムの製造方法は、フィルムが幅方向に拡張する際のフィルムの両側の特定位置の温度を中央部の特定位置の温度より高くすることにより、フィルムの両側部からネック延伸が開始され、引き続き中央部の特定位置でのネック延伸が開始する。
これによりボーイングが防止され、高い厚薄精度の延伸フィルムを得ることができる。
例えば、得られる延伸フィルムの幅方向の厚さのばらつきを測定しながら、ネック延伸の開始位置を微少変化させ、測定されるフィルムの厚さのばらつきのデータから、その均一性が向上する位置への移動を順次繰り返し、ネック延伸の開始する最適の位置を決めることができる。

なお、特定位置は長手方向に延伸されたフィルム更に幅方向に延伸される直前の位置の位置であることが望ましい。幅方向の延伸が開始した後は、既に幅方向の張力によりフィルムの何れかの位置でネック延伸が開始していると考えられるので、そのような状況で新たに強制的なネック延伸を開始させても、フィルムの切断などの可能性もあり、既に発生しているネック延伸の影響を受け、得られる延伸フィルムの厚さの制御が難しくなるからである。
このような特定位置をフィルムの幅方向に複数カ所設ける。特定位置はフィルムの長手方向の同じ位置であることが望ましいが、コントロールのため、長手方向にずらして配置してもよい。
温度を高くする特定位置の個々の割合は、それぞれフィルムの幅全体の０．１から５パーセント程度の幅とすることが通常であるが、フィルムの種類、延伸スピード等により適宜変更することができる。
これら特定位置の温度を高くするためには、フィルムが幅方向に延伸を開始する直前のフィルムを局所的に加熱することが一般的である。また、幅方向に延伸を開始する直前でなくても、フィルムが幅方向に延伸を開始する直前のフィルムが局所的に（通常２から１０か所）目的とする範囲の温度になるように、早い時期にそれより上流のフィルムを局所的に加熱してもよい。
フィルムが幅方向に延伸を開始する直前の特定位置の温度は、他の位置のフィルムの温度よりも更に２℃から１５℃程度高く、中でも３℃から１０℃程度上高く、かつそのフィルムの融点より低くすることが一般的である。なお、温度を高くする範囲はフィルムを構成するポリマーの種類、融点に応じてその範囲を変更することができる。
本発明において、複数の特定位置のうちフィルムの両側部（両端から約５〜３３％の位置）の特定位置の温度は、中央部の特定位置（両側から約３３〜６７％）の温度に比べ高く設定する必要がある。一般には、２〜１０℃程度の温度差が設けられるが、フィルムを構成するポリマー、延伸速度に応じて適宜変えることができる。
本発明では、複数の特定位置の数としては３点以上１０点程度が通常であり、中央部の特定位置は通常１から３点、両側の特定位置が２から６点程度設けられる。

特定位置の温度を局所的に高くする手段は、従来公知の加熱手段を用いることができる。例えば、ニクロム線等を用いる抵抗加熱、赤外、遠赤外線を用いる加熱、マイクロを用いる加熱、誘電加熱、レーザビームを用いる加熱等がある。
例えば、幅方向の延伸をテンター内で行う場合、幅方向の延伸の直前の位置に赤外線ヒータ等を設け、フィルムが通過する位置のテンターの壁全面に格子状に多数の開閉可能な窓を設け、意図的に温度を高くする特定位置に対応する位置（通常３から１０か所）の窓のみを開き、その位置のフィルムに、赤外線ヒータの光線を照射すれば、その特定位置の温度を高くすることができる。

また、局部的な加熱手段を幅方向の延伸の直前で必要な位置に設ければ、フィルムの目的とする任意の位置（特定位置）に局所的に加熱することができる。
本発明では、中央部の特定位置の温度が両側部の特定位置の温度より低くなるように、特定位置ごとで加熱する温度が制御される。
すなわち、幅方向の延伸の直前のフィルムの両側の位置（両端から約３３％の範囲）の特定位置の温度を、中央部の特定位置（両側から約３４〜６７％の範囲）の温度に比べ高く設定する必要がある。一般には、２〜１０℃程度の温度差が設けられるが、フィルムを構成するポリマー、延伸速度に応じて適宜変えることができる。

例えば、ポリプロピレンの延伸フィルムを逐次二軸延伸法により成形する場合、ロール縦延伸の後、さらに幅方向に延伸する際に、延伸原反のフィルムの温度を１３０℃とし、幅方向に２か所の特定位置（幅方向に２５パーセント及び７５パーセントの位置）を幅方向の約１パーセントの幅の範囲の温度を１４０℃とし、幅方向に１か所（幅方向に５０パーセントの位置）の幅方向の約１パーセントの幅の範囲の温度を１３５℃とすることが例示される。
このように幅方向の延伸をコントロールすることにより、テンターから延伸フィルムが出る段階では、フィルムの幅方向の全体での延伸が完了しており、ボーイングを防止することができ、厚薄精度の高い延伸フィルムを得ることができる。
テンターを出た延伸フィルムは必要に応じてヒートセットされ、延伸フィルムの製品となる。

本発明の延伸フィルムの製造方法によれば、幅方向の延伸のネック延伸の開始位置をコントロールすることができ、ボーイングが防止され高い厚薄精度の延伸フィルムを確実に得ることができる。従って、包装用、産業用の種々の単層フィルム、積層フィルムの成形に利用することができる。

Claims (3)

1. フィルムを幅方向に延伸する際のフィルムの複数の特定位置の温度を他の位置の温度よりも部分的に高くすると共に、複数の特定位置のうちの中央部の特定位置の温度を両側部の特定位置の温度より低くすることにより、フィルムの複数の特定位置からネック延伸を開始させるとことを特徴とする延伸フィルムの製造方法。
2. 延伸フィルムの製造方法において、予め長手方向に延伸した後に、フィルムの幅方向に延伸することを特徴とする請求項１に記載の延伸フィルムの製造方法。
3. フィルムがポリオレフィンであることを特徴とする請求項１または２に記載の延伸フィルムの製造方法。