JP2845324B2 - 二軸延伸ポリアミド系フィルム及びその製造方法 - Google Patents

二軸延伸ポリアミド系フィルム及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は二軸延伸ポリアミド系フィルムを用いた包装
材料に関し、更に詳しくは製袋品を熱水なししレトルト
処理等により加熱処理したとき捻れが生じにくい二軸延
伸ポリアミド系フィルムに関するものである。
（従来の技術） ナイロン−６に代表されるポリアミド系の二軸延伸フ
ィルムはその優れた耐ピンホール性、耐熱性、耐寒性、
ガスバリヤー性を有しておりポリエチレン等のシーラン
ト素材と複合され、冷凍、冷蔵及びレトルト食品用等の
包装材料に幅広く使用されている。
その製造方法はポリアミド系樹脂を溶融押出し、冷却
固化した未延伸ポリアミド系フィルムを再加熱し、縦
（MD）、横（TD）２方向に延伸し，更に熱固定すること
によって得られる。延伸方法としては通常フラット状逐
次二軸延伸法、フラット状同時二軸延伸法、及び、チュ
ーブ状同時二軸延伸法が知られている。
このような方法で二軸延伸されたポリアミド系フィル
ムは該フィルムの融点に近い温度で緊張下で熱固定する
ことにより保存中、あるいは印刷、ラミネート等の後加
工工程で収縮しにくいように調整される。
以上のようにして得られた二軸延伸ポリアミド系フィ
ルムはポリエチレン、ポリプロピレン等のシーラント素
材と接着剤を介し複合化され食品包装に使用されるが、
食品包装後に食品の殺菌を目的として70〜80℃、或はそ
れ以上の熱水、沸騰水、加圧加熱水中で熱水処理される
ことが多い。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、二軸延伸ポリアミド系フィルムは一般
に熱水処理による収縮率が大きいため、とくに従来のフ
ィルム原反の両端に近い部分を用いて作製した包装袋は
包装後に前記の様に殺菌その他の目的で熱水処理すると
捻じれが発生し、外観を損うため商品価値を低下させる
という欠点があった。又、従来のフイルム原反の両端に
近い部分を用いて作製した袋はいわゆるＳ字カールとい
う袋の捻じれが発生し易いため、このような袋に自動充
填包装する工程において自動充填作業が円滑に進まない
ことが多かった。
このような包装袋の捻じれの発生は、素材であるフィ
ルムの熱収縮性に異方性即ち熱水中等で熱収縮させたと
き収縮率が最大となる方向がフィルムの進行方向（MD）
又は幅方向（TD）と一致せず、MDまたはTDから変位して
いることによるものであり、このような異方性が大きい
フイルムを折り返して製袋すると袋の表側と裏側では収
縮率が最大となる方向が違いうために生じる現象であ
る。
本発明においては、この異方性をMDから左に45℃,135
℃の方向の熱水収縮率の違いの程度により表わした。
前記の捻れは、主にテンター方式等のフラット状で延伸
したフィルムの、特にその両端近くの部分を使用した包
装袋が捻れが発生しやすい。チューブ状延伸したフイル
ムはこのような異方性は殆どないことが判ったが、この
フイルムをテンター方式で熱固定するとやはり同様に異
方性現象が発生する。特に熱固定の場合はその処理温度
がその素材樹脂の融点に近い高い温度で行われるためこ
の傾向が大きい。このような現象はいわゆるボーイング
現象に依るものであることは周知の事実である。このボ
ージング現象とは、フィルムを例えばテンター方式によ
り延伸する場合、延伸前のフィルムの幅方向に一直線を
引いておくと、延伸後にはその直線が進行方向に対して
中央部が凹んだ形の弓型曲線となる現象であり、両端部
は把持具により強制的に進行するが，中央部に近い部分
はフイルム面内の張力により後側から引張られ進行が遅
れるため生じる現象である。このようなボーイング現象
を伴って製造されたフイルムを例えば100℃の熱水中で
収縮させると中心からの各方向の収縮率を円グラフ式に
表示すると最大収縮方向がMDまたはTDと一致せず、斜め
方向に細長い楕円形状になる。
例えば、広幅のフイルムをテンター方式で熱固定する
と前記のようなボーイング現象が著しく発生し、中央部
では異方性が比較的小さいが、両端部では著しく大きい
ものとなる。従って、前記の製袋ような用途には異方性
が小さいものが必要であるが、そのような場合には中央
部の異方性が小さい部分のみを用いる必要があった。し
かし、その場合、残りの両端部から異方性が大きいフイ
ルムが大量に出来てしまい、歩留りが著しく悪く、実用
性が乏しいものであった。
現実に、市場に出回っている熱固定したポリアミドフ
イルムの異方性を評価したところ異方性が大きいものが
多数認められた。
一方、異方性が殆どないチューブ状延伸したフイルム
を内部にエアーを充填してチューブ状で熱固定したフイ
ルムについて熱収縮性の異方性を調べたところ、いずれ
もテンター方式のものに比べ異方性が著しく小さいこと
が判った。しかしながら、工業的規模で延伸されて大寸
法のチューブを前記のようにチューブ状のままで熱固定
することは生産の安定性及び作業性に問題があるので、
折り畳んで又は切り開いてフラット状で熱固定する方法
が一般的に行われている。この方法により異方性が小さ
いフイルムを得ることが望まれ、種々の工夫がなされて
いたが、未だ充分な結果は得られていない。
（課題を解決するための手段） 本発明者らは熱水収縮率が大きいため異方性の影響が
現れ易いポリアミド系延伸フイルムについての前述の欠
点を解決するため鋭意検討した結果、ポリアミド系延伸
フイルムをフラット状で熱固定をおこなう際に、フィル
ムの両端を把持して幅方向の収縮を抑止する状態で所定
の温度に設定したヒートロールまたはヒートベルト等の
高温物体表面に密着させて特定温度範囲に加熱処理した
後、直ちに急冷することにより、ボーイングが小さい二
軸延伸フィルムを熱固定する工程でボーイング現象を拡
大させないで熱固定することができ、且つ、熱水収縮率
の小さいフィルムが得られることを見いだし本発明に到
ったものである。
即ち、本発明はボーイングが小さい二軸延伸フィルム
をフラット状で熱固定する際に、その両端を把持した状
態で該フィルムの融点以下10〜40℃に加熱した物体の表
面に密着させて前記温度範囲に加熱した後、直ちに冷却
ロールに接触させて該フィルムのTg以下に急冷すること
を特徴とする二軸延伸ポリアミド系フィルムの熱固定方
法、及びこれにより得られるフィルムの巾方向の全ての
位置について、全ての平面方向の100℃の熱水収縮率が
5.0％以下で、且つ、下記の式により算出した熱水収縮
率の異方性Ｈ（％）がフィルムの全幅にわたり30％以下
であり、好ましくは20％以下であることを特徴とする二
軸延伸ポリアミド系フィルムのミルロールに関するもの
である。異方性Ｈ（％）が30％を超えたものはこれを用
いて作製した包装袋の捻れが大きく外観を極端に損ない
実用的に好ましくない。更に、20％以下のものは捻れが
小さく実用上支障がないので好ましい。
（但し、S45、S135は各々MDから左に45°、135°の方向
の100℃熱水収縮率を示す。） 本発明の熱固定に適用される二軸延伸フイルムとして
は前記の式で算出される熱収縮率の異方性Ｈ（％）の値
が20％以下のものが好ましく、特に異方性が小さいチュ
ーブ延伸方式によるものが更に好ましい。
本発明の熱固定方法はポリアミド系以外の熱水収縮率
が一般に小さい熱可塑性樹脂からなる二軸延伸フィルム
には実用的効果は殆どないが、熱水収縮率が大きく、熱
水による加熱、レトルト処理等の熱水処理に供される頻
度が高いポリアミド系フィルムには特に顕著な効果があ
る。
本発明に用いられるポリアミド系樹脂としては、ナイ
ロン−６、ナイロン−66、ナイロン−12、ナイロン−11
及びこれらのポリアミドを構成するモノマーを主成分と
する実質的にポリアミド系である共重合体等の単独、及
びこれらのブレンド系が例示される。樹脂の融点及びTg
はDSC法により測定する。
ブレンド系樹脂の融点及びTgは、ブレンドする各成分
樹脂についてプラスチックの転移温度測定方法（JIS K
7121）に準じて測定した値から以下のようにして求め
る。融点については同規格の３（２）により測定して得
られた数値をブレンド比率で加重平均した温度を採用す
る。又、Tgについては，その高い方の値とする。又、共
重合系樹脂の融点及びTgについてその値が２つ以上ある
場合は、融点についてはそのピークの面積比により加重
平均した値を、Tgについてはその高い方の値を採用す
る。
本発明の熱固定方法において、熱固定温度が融点以下
10℃より高いとフィルム表面が軟化しヒートロールない
しヒートベルトの間でブロッキングを発生し、フィルム
離れが悪くなり、又、フィルムの表面平滑性が失われ透
明性を損ない（白化）実用に供せないものとなる。
一方、熱固定温度が融点以下40℃より低いと熱固定効
果が十分でない。
又、上記の温度に加熱した物体平面に密着させる時間
は、ポリアミド系樹脂の種類、フィルム厚及び熱固定温
度等により適宜選択すれば良く、フィルム厚が薄いほ
ど、或は熱固定温度が高いほど短時間で良いが、概ね0.
5秒程度以上であればよい。しかし、加熱物体であるヒ
ートロールないしヒートベルト等に単に延伸フィルムを
接触させるだけでは、上記温度範囲で熱固定される際に
フィルムが熱収縮しやすいので、幅方向の収縮を抑止す
るためにフィルム幅方向端部を固持しなければならな
い。幅方向の収縮があると耳部（両端部）の厚さが大き
くなり実用的でない。
熱固定の最後ではフイルムはTg以下の温度に冷却され
るが、加熱物体からフィルムが離れる際にはフィルム温
度が高くなっているので、冷却装置に至るまでの間その
ままでフリー状態に置かれると発生する幅方向の収縮を
避けるため、ゴムロール等の平滑物体表面に密着させた
状態で冷却装置に移動させるのが好ましい。
この際、ゴムロールなどはヒートロール、ヒートベル
ト、及び、冷却ロールと密着してフリー状態がないよう
に配置するのが更に好ましい。
上記の特定の温度範囲で熱固定する前段階に予熱パー
トを設けて前記温度範囲未満の温度に昇温した後熱固定
パートに持って行くのが効率的である。この予熱パート
は１段又は２段以上の前記熱固定温度範囲よりも低温の
ヒートロール又はヒートベルト工程などの予備熱処理工
程を設けて段階的に昇温した温度で熱処理する方法が好
適であり、比較的低温の段階ではテンター方式でもよ
い。
この予備熱処理工程においてもそれぞれの直後に急冷
するのが好ましい。
（発明の効果） 従来のようなテンター方式で熱固定したフイルムは特
に両端部の熱収縮率の異方性が大きいため、異方性が小
さいものが必要な場合には中央部の一部分しか利用でき
なかったのに対して、本発明の方法により熱固定された
二軸延伸ポリアミド系フィルムのミルロールは、100℃
の熱水中で収縮させた時、フイルムの幅方向の全ての位
置について異方性（Ｈ）が30％以下、熱水収縮率が全て
の方向にわたって5.0％以下となり、且つ、フイルムの
厚さが均一であるため、例えば、該フィルムをシーラン
ト素材とラミネートし製袋して使用したパウチを熱水或
はレトルト処理等の殺菌処理をしても、該フィルムの端
部を使用したものも実質的に捻れがなく、フィルム全幅
について熱水或はレトルト処理される包装材料に供する
ことができる。
（実施例） 次に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。
尚、本発明におけるフィルム特性の測定法は次の通り
である。
１）100℃熱水収縮率、異方性及び端部の厚さ 尚、本発明においては、全方向の収縮率の代わりにM
D、TD、MDから左に45°及び135°ずらした方向の収縮率
で代表する。
フィルム幅方向の所定の位置を中心に120mm×120mm角
のフィルム片を切取り、該フィルム片の中心に直径100m
mの円を描き、更にMD方向、TD方向、MD方向から左に45
°及び135°ずらした方向（以後、MD方向から45°、135
°の方向と称す。）に円の中心を通る100mm長の標線を
各々記入し、20℃、65％RH環境下に１日放置後、各々の
標線長を測定する。
このフィルム片を100℃の熱水に30分間浸漬した後、
フィルム表面の付着水を拭き取り20℃、65％RH環境下に
１日放置後、標線長を各々測定する。各方向について、
浸漬前の標線長をM0、浸漬後の標線長をＭとし、100℃
熱水収縮率Ｓ（％）を下記の式により算出し、MD方向、
TD方向、MDから左に45°、MDから左に135°の方向の100
℃熱水収縮率を各々SMD、STD、S45、S135で示す。
熱水収縮率Ｓ（％）は 熱水収縮率の異方性Ｈ（％）を下記の式により算出す
る。
２）包装品の熱水処理による捻れ試験 試料フィルムと厚さ40μｍ、片面コロナ処理したLLDP
E（融点126℃、密度0.935）フィルムとを、LLDPEフィル
ムのコロナ処理面を内側にして、接着剤としてウレタン
樹脂（東洋モートン製、商品名;AD−305/AD−355、WET
比1:1）を用いてドライラミネートした。
次に、ラミネートしたフィルムを半折し、折り目の部
分をスリットして二枚重ね状にし、更に三方シールの２
面付けの製袋を二列行い、長さ（MD方向）250mm×幅（T
D方向）200mmの三方シール袋を得、２面付けのうち、基
材フィルムの端部に近い方に相当する袋について、水を
150cc充填し、口部をヒートシールにより密封して包装
品とした。この包装品を100℃の熱水に30分間浸漬し熱
水処理した後、包装品の熱水処理による捻れを下記の基
準により目視判定する。
◎ 捻れが認められない。
○ 捻れがほとんど認められない。
△ 若干捻れが認められる。
× 捻れがひどい。
３）端部の厚さ 熱固定フィルムの幅方向端部から120mmの位置をMD方
向に60mmピッチで５点、厚さを測定しその平均値を原フ
イルムの端部の厚さとする。
実施例１ ナイロン−６レジン（融点215℃、Tg53℃）を溶融押
出し急冷固化して得られたチューブ状の折径600mm、フ
ィルム厚150μｍの未延伸原反を再加熱し、周速の異な
る２組のニップロールとチューブ内の圧空により、80〜
100℃で縦横同時に３×３倍に二軸延伸を行い、折径180
0mm、フィルム厚17μｍの２軸延伸フィルムを得た。こ
のフイルムの両端部をカッターにて切り開き、２つのコ
アーに巻き取った。
コアーに巻き取ったフイルムを80m/分の速度でフイル
ム両端を夫々テンターのチャックに把ませて巾方向の寸
法を一定に保った状態で、雰囲気温度が120℃に加熱さ
れた長さ1mのテンターオーブン内に通過させた後直ちに
水冷ロールにて冷却して予熱処理した。引続きフイルム
を接触長さ1m、180℃に加熱されたエンドレスのヒート
ベルト部に導き、端部でフイルムを押圧により把持する
耐熱性押圧用エンドレスベルトとの間に把持させてフイ
ルムを巾方向の熱収縮を防止しながらヒートベルトの表
面に密着させ熱処理した。その後ヒートベルト及び後記
冷却ロールの両表面に接したゴムロール表面に該フィル
ムを抱かせた状態で通過した後、内部に冷却水を循環さ
せた冷却ロール（300mmφ）表面に移し0.5秒間接触させ
て該フィルムのTg以下に急冷して熱固定を完了し、次い
で該熱固定フィルムを巻き取った。
以上のようにして得られた熱固定フィルムの幅方向端
部から120mmの位置を中心にして一辺120mmの正方形のフ
ィルムを切取り、既述の方法によりSMD、STD、S45及びS
135を測定した。
次に、巻き取った熱固定フィルムをスリッターにて両
端を各々60mm除いて840mm幅に２裁して巻き取った。
２裁したロールのうちMD方向に向かって右側のロール
を基材フィルムとして包装品を作製し、この包装品を前
記の方法により熱水処理し、袋の捻れ試験を行った。以
上の結果をまとめて表−１に示す。
実施例２〜３及び比較例１〜２ 熱固定用のヒートベルトの温度を各々190、200、17
0、210℃に変えた以外は、実施例１と同様にしてナイロ
ン−６フィルムを作製したものを各々実施例２〜３及び
比較例１〜２とし、実施例１と同様にして評価した。結
果をまとめて表−１に示す。
実施例４ 実施例２において予熱パートの温度を160℃に代えた
他は実施例２と全く同様にして熱固定フイルムを得、実
施例１と同様にして評価した。結果を表−１に示した 実施例５ 実施例２において熱固定用ヒートベルトと冷却ロール
間のゴムロールを取り外し約120mmのフリー部分を設け
た他は実施例２と同様にして熱固定フイルムを得、実施
例１と同様にして特性を評価した。得られた結果を表−
１に示した。
実施例６ 予熱用テンターオーブンを加熱しないで熱固定用ヒー
トベルトの温度を200℃とした以外は実施例１と同様に
してナイロン−６フィルムを作製し、実施例１と同様に
して評価し、その結果を表−１に示す。
実施例７〜８及び比較例３〜４ 実施例７として、実施例１と同様にして得られた巾18
00mmの二軸延伸フラットナイロンフイルムを半裁したフ
イルムを、フイルムとの接触長さが1mで150℃に加熱さ
れ且つ両端部上にフイルムを押圧により固定するための
押圧用エンドレスベルトを具備したエンドレスの耐熱ベ
ルト上を通過させて巾方向の熱収縮を防止しながら表面
に密着して加熱したのち直ちの水冷ロールにて冷却して
予熱処理した。次いで、両端表面部にフイルムを円周の
2/3に亙って押圧してフイルムを押圧固定し得る耐熱ベ
ルトを具備した190℃に加熱された直径400mmφのヒート
ロール上を通過させて密着加熱処理した。その後は実施
例１と同様にしてゴムロール、冷却ロールを経て熱固定
処理を完了し、熱固定フイルムを巻き取った。
又、実施例７において、予熱のヒートベルト温度及び
熱固定用ヒートロール温度を夫々180℃,200℃、夫々170
℃,170℃、夫々180℃、210℃とした以外は実施例５と全
く同様にして熱固定したものをそれぞれ実施例８、比較
例３及び比較例４とした。
得られた熱固定フイルムについて実施例１と同様にし
て評価し、その結果を表−１に示した。
比較例５〜７ 実施例７において、熱固定としてテンターの両端チャ
ックに把持して各々200、210、220℃の熱風テンターを
６秒通過させた以外は実施例７と全く同様にして熱固定
処理したものをそれぞれ比較例５〜７とした。
得られフィルムは実施例１と同様にして評価し、その
結果をまとめて表−１に示した。
実施例９及び比較例８〜９ ナイロン−６（融点215℃、Tg53℃）とナイロン−66
（融点260℃、Tg56℃）と30/70の比にブレンドしたブレ
ンド系樹脂（加重平均による融点247℃、Tg55℃）を用
いて実施例１と同様にして二軸延伸フィルムを得た。
次に、130℃のテンターオーブンにて予熱処理した
後、各々比較例８、実施例７及び比較例９として温度20
0℃、230℃、250℃のヒートベルトにて熱固定した以外
は実施例１と同様にして熱固定フィルムを作製し、得ら
れたフィルムは実施例１と同様にして評価した。結果を
まとめて表−１に示す。
表−１の結果より、HRを使用してフィルムの両端を把
持した状態でフィルムの融点以下10〜40℃の範囲に加熱
した後、直ちに該フィルムのTg以下に急冷して熱固定す
ることにより、フィルムの端部についても100℃熱水収
縮率及び熱水収縮率の異方性が小さいフィルムが得ら
れ、その結果、フイルムの端部を使用しても熱水処理に
よる捻れの小さい袋が得られることが明らかである。従
来の様に熱風テンターを使用すると熱水収縮率の異方性
が大きく、捻れが大きいことが明らかである（比較例５
〜６）。
熱固定温度がフイルムの融点以下40℃より低いと100
℃熱水収縮率が5.0％を超える方向があり熱固定が不十
分であり、捻れ試験をおこなうと全体の縮みが大きかっ
た（比較例１、３及び８）。一方、熱固定温度がフイル
ムの融点以下10℃より高いとHRにブロッキングした（比
較例２、４及び９）。しかし、テンターの場合は白化し
た（比較例７）。
また、樹脂の融点以下10〜40℃の範囲で熱固定する前
に、該温度範囲より低い温度で予熱処理した方が、該温
度範囲の高い温度条件で熱固定する場合、ブロッキング
気味にならないためより好ましいことも明らかである
（実施例４）。
又、予熱処理がテンター方式で温度が高いと、その段
階で熱収縮率の異方性が大きくなり、本発明の目的を達
成することができない（実施例４）。
参考例 市場より入手したロール１（ロール巾860mm）、及び
ロール２（ロール巾700mm）の２つの二軸延伸ポリアミ
ドフイルムの各々巾方向の３箇所（仮左端、中央、仮右
端）についての熱水収縮率を測定し、これらの値から次
に示す式により各点における異方性（Ｈ′）を求めその
結果を表−２に示した。
（但し、S45、S135は各々MDから左に45°、135°の方向
の100℃熱水収縮率を示す。） この結果から、ロール１は仮左端と中央との間にミル
ロールの中心があると推定され、又、ロール２は仮右端
より更に右方向にミルロールの中心があると推定され
る。即ち、ロール１は比較的ミルロールの中心部から得
られたものであり、ロール２はミルロールのかなり端に
近いところから得られたものであると思われる。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱固定後のフィルムの幅方向の全ての位置
    について、全ての平面方向の100℃の熱水収縮率が5.0％
    以下で、且つ、下記の式により算出した熱水収縮率の異
    方性Ｈ（％）がフィルムの全幅にわたり30％以下である
    ことを特徴とする二軸延伸ポリアミド系フィルムのミル
    ロール。 （但し、S45、S135は各々MDから左に45°、135°の方向
    の100℃熱水収縮率を示す。）
  2. 【請求項２】二軸延伸フィルムをフラット状で熱固定す
    る際に、その両端を把持した状態で該フィルムを、その
    融点以下10〜40℃に加熱した物体の表面に密着固定させ
    た状態で前記温度範囲に加熱した後、直ちに冷却物体表
    面に接触させて該フィルムのTg以下に急冷することを特
    徴とする二軸延伸ポリアミド系フィルムの熱固定方法。
  3. 【請求項３】熱固定前の熱水収縮率の異方性Ｈ（％）が
    20％以下であることを特徴とする請求項２の熱固定方
    法。
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