JP4278713B2 - 同時延伸を行うためのフィルムビードの加熱 - Google Patents

Description

発明の背景
１．発明の属する技術分野
本発明は、二軸配向熱可塑性樹脂フィルムの調製に関する。
さらに詳しくは、本発明は、幅出延伸機（a tenter frame stretcher）において同時二軸延伸することにより調製されたポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートのような二軸配向熱可塑性樹脂フィルムであって、該フィルムは、機械方向と直交機械方向の両方において同時に延伸され、一方、該フィルムの２つのビードエッジが、トラックに沿って進められるグリップ装置により保持されるフィルムに関する。フィルムのビードエッジの温度を、同時延伸の前または間に、適当なフィルム配向温度の範囲内に高めることにより、一層確実なエッジの掴み、フィルムの破断の減少、およびフィルムエッジの一層の均一性が得られる。
２．先行技術の説明
ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートのような商業的に有用な熱可塑性ポリマーのフィルムは、慣用的に以下の工程により製造される：
（１）溶融ポリマーの連続した平らなシートを、その溶融ポリマーシートを冷却し、および凝固させる、冷却された移動している金属表面に、通常は回転している円筒状ロールあるいはドラムの表面に押し出すことにより、最初の注型し放しのフィルムを形成する工程；
（２）そのフィルムを二軸延伸装置において延伸することにより、フィルムに分子配向を付与して、その強度および他の機械的特性を改良する工程；
（３）エッジを除去し、そして、フィルムを分割して２以上の最終シートの幅にするためのスリットナイフを典型的に含む、フィルム送りおよび巻き取りセクションへ、そして最終的にはシートを巻き取ってロールにするための装置へと、その配向フィルムを進める工程。
二軸延伸機の適当なタイプには、最初に一方向（機械または直交機械）で、ついでその他の方向で配向を付与するための少なくとも２つの延伸セクションを含む連続延伸機もある。連続延伸機は、典型的に、増加する速度で回転するローラを越えてフィルムを通過させることにより最初に機械方向の配向を付与し、ついで幅出延伸機の手段により直交機械方向の配向を付与する。そのフィルムエッジは、直交機械方向の配向を提供するために分かれるトラックにおいて、一定速度で前方に駆動するテンタークリップを移動させることにより掴まれる。
替わって、その延伸機は、分かれて直交機械方向の配向を付与し、一方、増加する速度で前方へと駆動して機械方向の配向を付与するトラックにおいてテンタークリップで注型し放しのフィルムのエッジを掴むことにより、単一の工程で、機械方向および直交機械方向の両方の配向を実施する同時二軸延伸機であることもできる。延伸セクションで使用されたクリップ駆動手段は、Ｋａｍｐｆの米国特許第３，１５０，４３３号に記載されているような、クリップの通路に沿って可変的に増加するピッチを備えた大型スクリューなどの機械的装置、または、Ｈｏｍｍｅｓらの米国特許第５，０５１，２２５号に記載されているような、クリップが延伸セクションを通って進むときにクリップを加速するために配置されたリニア電気モーターであってもよい。
プラスチックフィルムの同時二軸延伸において、延伸されるべきフィルムの温度は、最初に、その特定のポリマーの適当な配向温度範囲特性内に調節されなければならないことが一般的に知られている。これは、フィルムエッジが、本質的に一定の速度で移動するクリップおよび延伸が起こらないように本質的に平行なクリップ通路を備えたテンタークリップにより掴まれた後、予熱ゾーンに注型し放しのフィルムを通過させることにより、通常行なわれる。フィルムは、当該技術において知られているいずれの方法によって加熱されてもよく、通常、フィルムの上に熱風を衝突させるか、および／または種々のタイプの電気ヒーターから輻射熱を当てることにより加熱される。
フィルムの予熱に続いて、フィルムエッジを掴んでいるテンタークリップの通路が分かれて直交機械方向の配向を付与し、一方、クリップは同時に加速されて機械方向の配向を付与する同時延伸が行なわれる。フィルムの温度は、延伸の間に、制御された温度の空気または輻射エネルギーをさらに当てることにより、随意に調節されてもよい。
このような方法の典型的な例は、Ｊｏｌｌｉｆｆｅの米国特許第５，４２９，７８５号に記載されている。Ｊｏｌｌｉｆｆｅの特許によると、幅出機において、超薄の、同時二軸延伸されたポリマーフィルムを製造する方法が提供され、それは、輻射ヒーターを用いて、延伸に先立って幅出機において、フィルムを、フィルムの配向温度に加熱し、そしてフィルムを、フィルム配向温度範囲内に維持し、同時に幅出機においてフィルムを延伸することによる。Ｊｏｌｌｉｆｆｅの特許の二軸延伸フィルムは、厚みの偏差が典型的に２５％未満である商業用途に適当な厚みの一様性を有し、これにより、生産性（runnability）が改良され、および平滑な仕上げロールが容易に形成される。
このような先行技術のプロセスの同時二軸延伸工程の間では、″ビード″と称されるフィルムのエッジ、の厚さおよび温度が、非常に臨界的であるということが、今では見出されている。ビードエッジは、フィルムが注型されるときに最初に作り出される。ビードエッジは、通常、中央のフィルムシートよりいくらか厚い。同時延伸において、ビードは、フィルムのエッジに取り付けられたケーブルとして作用し、機械方向の延伸の間にクリップが分かれると、テンタークリップの間のフィルムに直交機械方向の張力を提供する。Ｈｏｍｍｅｓらの特許においては、クリップの間にグリップが存在せず、直交機械方向の力がビードに適用されないので、ビードは受動（遊び）クリップを進ませ、およびビード自体は機械方向で主として延伸される。
ビードが適当な厚さではないか、またはフィルムの配向温度範囲内ではない場合に、ビードは機械方向に伸ばされると、破断することもたびたびである。ビードの破断は、フィルムの主たるシートへ伝わり、商業的な操作に要求される延伸フィルムの長いロールを製造するために必要とされる連続操作を中断する。ビードの温度が理想的な配向温度範囲未満であるいくつかの場合には、ビードおよびフィルムが連続的に破断し、そして長さにおいて一般的に１メートル未満の断片で、幅出機から出てくることもある。
フィルムの主要部分に適用される加熱方法は、フィルムのビードエッジを配向に適した温度に確実には加熱せず、ビードエッジが同時二軸延伸に適当な厚さであるときには特にである。ビードはフィルムより通常はるかに厚く、したがって、所望の温度に達するために単位面積当たり一層多い入熱を必要とする。ビードは、慣用的に、フィルムより単位面積当たりさらに少ない入熱を受ける。ビードは、フィルムが輻射状に加熱されるなら、輻射熱源から部分的に遮られるか、またはフィルムが熱風により加熱されるなら、中央のフィルムシートより少量の熱風の流れを受ける、加熱装置のエッジに配置されるからである。慣用的に、フィルムより単位面積当たりさらに少ない入熱を受ける。このような理由のため、ビードは、通常、フィルムより相当冷たい。ひとつの例では、予熱ゾーンにおいて、別個のビード加熱を行なわないと、輻射熱はフィルムの温度を７６℃、そしてビードを３℃だけ上げた。
同時延伸において、適当な厚さのビードを用い、および許容可能な配向温度にビードを加熱することにより、ビードの破断を避けることは重要である。ビードの温度が、この許容可能な温度範囲を超えるか、または下回ると、ビードの破断が生じる。
同時二軸延伸機において配向されたフィルムのエッジは、テンタークリップにより掴まれたポイントの間に刻み目があるスカラップ形状を有する。スカラップ形のエッジは、配向の後、およびフィルムがロールに巻き取られる前に、連続的に切断される。ビートの温度が配向に理想的な温度範囲を超えて高められると、ビードにおける張力は減少し、およびスカラップの深さが増加し、無駄なビードの一層幅広いストリップを除去することを必要とさせる。この増加した不用物は、生産効率を減じ、および得られた有用なフィルムの幅を減少させる。
Ｈｏｍｍｅｓらの米国特許第５，０５１，２２５号に記載されている同時二軸延伸装置において、テンタークリップはリニア電気モーターによって駆動される。リニアモーターが全クリップを進めることは必要ではないことが見出されている。例えば、３番目ごとのクリップだけを駆動し、間の２つのクリップをフィルムビードと噛み合わせることによって進めることは一層経済的である。適当な厚さのビードが、延伸力に耐え、および受動クリップを進めるために必要とされる。本発明のプロセスでは、４００から１０００ミクロン、好ましくは６００から８００ミクロンのキャストビードエッジの厚さが、２５０ミクロン未満の厚さのキャストＰＥＴまたはＰＥＮフィルムに対して好ましいことが見出されている。ビードが、受動の、駆動されないクリップを進めるために適した厚さではないか、または適当な温度範囲に維持されないなら、ビードは破断することもある。さらに、高すぎるか、あるいは低すぎるかのいずれかのビード温度、または薄すぎるビードは、受動クリップの間隔を不均一にする原因となる。不均一なクリップの間隔は、配向されたフィルムの厚さおよびエッジ近傍のフィルムの物理的特性の均一性に悪影響を及ぼす。
さらにまた、幅出機を使用してフィルムを延伸する際に、テンタークリップがビードエッジを強く、そして確実に掴むことが決定的に重要である。テンタークリップによる確実な掴みは、掴みのポイントでのフィルムの温度により影響されることが見出されている。掴む際のビードの温度が、ビードを軟化させ、そしてクリップの噛み合い部を表面に入り込ませるのに十分に高くないならば、確実な掴みは得られず、そしてクリップは延伸の間にフィルムを放し、およびプロセスを中断することもある。これは、特に、同時二軸延伸機を使用した場合であり、そこでは、機械方向の延伸力のため、フィルムによってクリップに加えられる力がクリップの軸に対して常に平均的ではないからである。
したがって、本発明は、幅出機においてビードエッジを含む熱可塑性樹脂フィルムを同時二軸延伸する方法を提供し、延伸の前および間のフィルムのビードエッジの温度は、延伸に適当な温度まで上げられ、そしてその適温は、フィルムに広がり、および延伸プロセスを中断するビードの破断を回避し、不必要に高いビードの温度から生じるエッジに沿った凹凸を最小化し、並びにテンタークリップによるフィルムのビードエッジの掴みを確実にする。
発明の要旨
本発明は、同時二軸延伸された熱可塑性樹脂フィルムの製造方法であって、熱可塑性ポリマーの溶融物を注型し、そしてそのポリマーを冷却してビードエッジを有するフィルムを形成し、フィルムを機械方向と直交機械方向の両方で同時に延伸するに先立って、フィルムのビードエッジをテンタークリップで掴み、そして熱をフィルムに向けてフィルムを配向温度範囲に加熱することによる製造方法に関し、そしてその改良は、同時延伸に先立って、あるいは同時延伸の間に、フィルムのビードエッジに熱を集束することによって、フィルムのビードエッジの温度をフィルムの配向温度範囲内に高めることを含む。
さらに詳しくは、本発明は、以下の工程を具える、薄い二軸延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法に関する。
（ａ）溶融熱可塑性ポリマーを急冷表面に注型し、そしてそのポリマーを冷却してビードエッジを有する自己支持フィルムを形成する工程；
（ｂ）テンタークリップでそのフィルムのビードエッジを掴む工程；
（ｃ）そのフィルムを幅出機へと移動させる工程；
（ｄ）延伸に先立って幅出機においてそのフィルムを配向温度に加熱する工程；および
（ｅ）そのフィルムを二軸に同時に延伸して二軸延伸熱可塑性樹脂フィルムを形成する工程、ここで、同時延伸に先立って、あるいは同時延伸の間に、電気ヒーターからの集束輻射熱、あるいはノズルからの集束熱風衝突を用いてフィルムのビードエッジに熱を集束することによって、フィルムのビードエッジの温度はフィルム配向温度範囲内に高められる。
フィルムのビードエッジにおける熱の集束は、フィルムの中央部分の温度に影響しないとみなされる。
延伸の後に、少なくとも０．２ミクロンから３５０ミクロンの範囲の最終的な厚さを有する、熱可塑性樹脂フィルム、特に、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートのようなポリエステルフィルムは、この製造方法を用いて延伸されることができる。一般的に、フィルムは、機械方向において当初の長さを少なくとも２倍、好ましくは２から５倍、および直交機械方向において当初の幅を少なくとも２倍、好ましくは２から５倍に延伸される。
【図面の簡単な説明】
図１は、熱可塑性樹脂フィルムを同時に二軸に延伸するために使用される幅出機の上面概略図であり、および本発明にしたがって使用される種々のビードヒーターの位置を示す。
発明の詳細な説明
本発明は、一般的にフィルムの中央部分より厚いビードエッジを有する二軸配向ポリマーフィルムを製造する方法であって、幅出機においてフィルムを同時二軸延伸し、一方、同時二軸延伸の前または間にフィルムのビードエッジの温度をフィルム配向温度範囲内に高める製造方法に関する。
熱は、本発明の方法の以下の段階のいずれか、またはすべてにおいてビードエッジに選択的に適用され得る：
（１） 同時延伸機を通してフィルムを進めるテンタークリップによってフィルムが掴まれる前に非接触のビード加熱
（２） フィルムがテンタークリップによって掴まれた後であるが、同時延伸が始まる前に非接触のビード加熱
（３） 同時延伸プロセスの間に非接触のビード加熱；および
（４） フィルムの強度を増すためのさらなる機械方向の延伸を含む、同時延伸機よりもっと後のフィルム加工工程に先立って、およびその間に非接触のビード加熱。
ビード加熱方法の選択は、本発明にとって決定的ではない。しかしながら、ビード加熱装置は、フィルムの中央部分の温度に最小限の影響を及ぼすか、または実質的に影響を及ぼさずに、フィルムのビードエッジに向けて熱を集束できなければならず、好ましくは別個の手段で制御される。ビード温度の独立した制御は、ビード温度が、フィルムの主たる中央部分の温度に影響することなく、プロセスの信頼性のために調節されることができるので、好ましい。
非接触のビード加熱は、ビードに沿って空気の幅の狭い流れを当てるために設計されたノズルによる熱風衝突を用いて実施されてもよく、電気ヒーターを使用して輻射加熱により実施されてもよい。電気ヒーターは、（１）注型し放しのフィルムのビードエッジの上方または下方に据え付けられ、そしてテンタークリップが掴むポイントの前に配置された平らな幅の狭いシーズヒーター（sheathed heaters）；（２）フィルムの上方または下方に据え付けられ、そしてテンタークリップが掴むポイントの後および延伸が開始する前に配置されたビードエッジに集束された放物円筒形反射器を備えた高強度のチューブ状輻射ヒーター；および（３）フィルムの上方のテンタークリップの通路と平行に、およびビードへの入熱を最大にするためにクリップの近くに据え付けられたチューブ状シーズヒーターを含む。熱風および輻射ヒーターの両方を、同時延伸機より前の方のフィルムの予熱ゾーンにおいて、同時延伸機内で、および続く延伸操作において使用し、そして高度に配向されたフィルムを提供することができる。
ビードの温度が中央のフィルムのウエブの温度とほぼ等しいか、または高いことが一般的に所望されることが見出されている。フィルムは特定のポリマーに適当な配向温度範囲内であることが必要である。フィルムに対して担体として作用するビードは、フィルムの配向温度範囲内またはそれ以上であってもよい。ビード温度の別個の制御に対する必要性は、典型的な延伸機の加熱ゾーンにおけるフィルムと比べてビードに当てられる加熱が等しくないこと、フィルムおよびビードの温度を別々に最適化することが必要であることの両方により決められる。
適当な熱可塑性ポリマーは、ポリオレフィン、ポリアミド、およびポリエステルを含む結晶性ポリマーと同様に、ポリスチレンおよびポリアクリレートのような非晶性ポリマー（amorphous non-crystalline polymers）を含むが、これに限定されない。主たる酸成分として芳香族ジカルボン酸（またはその低級アルキルエステル）、および主たるグリコール成分としてアルキレングリコールを含有する結晶性ポリエステルが好ましい。芳香族ジカルボン酸の具体例は、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルスルホジカルボン酸、およびジフェニルケトンジカルボン酸を含むが、これに限定されない。テレフタル酸またはナフタレンジカルボン酸が最も好ましい。好ましいアルキレングリコールは、エチレングリコールである。当該技術においてよく知られているように、所望のフィルムの特性を最適化するために添加されてもよい適当な共重合性成分は、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、またはネオペンチルグリコールのようなジオール；フタル酸およびイソフタル酸のような芳香族二酸成分；並びにセバシン酸およびアジピン酸のような脂肪族二酸成分を含む。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）は、本発明の方法により製造されたフィルムに対して特に適当である。本発明の方法は、ＰＥＴとＰＥＮとのポリエステルコポリマーにも適用可能であり、そしてコポリマーはＰＥＴまたはＰＥＮのいずれかを７０重量％を超えて含有し、および適当なポリマーの組み合わせによって形成されたポリマー配合物にも適用可能であり、その配合物がフィルム形成プロセスの間にＰＥＴおよびＰＥＮの典型的な配向特性を示すことを条件とする。
そのポリマーは、当該技術においてよく知られているように、フィルムのロールの巻き取りを含むフィルムの取り扱いを容易にする潤滑剤として使われる、内部に沈降するか、または外部に添加された不溶性の（無機または有機の）粒子を含有することもできる。
図面を参照すると、図１は、ポリエチレンテレフタレートフィルムまたはポリエチレンナフタレートフィルムのような熱可塑性樹脂フィルムの同時二軸延伸に一般的に適当な幅出延伸機１１を示す。本発明によるビードヒーター１から６の位置は、以下の実施例に記載されている。
最初に、溶融したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）ポリマーは、典型的に、ダイのスリットオリフィスを通って溶融押し出しされ、そして内部的に冷却され、典型的に３０℃の温度に保たれた回転する急冷ドラムの急冷表面の上に注型されて、実質的に非晶性の自己支持フィルムＷを製造する。
フィルムＷはドラムから剥がされ、そして加熱されたローラーの上を幅出機１１における予熱セクション１６へと動かされ、そこでテンタークリップによって両側で掴まれ１５、そして延伸に先立って配向温度に加熱される。加熱された空気または輻射熱１７の熱源が使用されてフィルムを予熱する。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に対する配向温度範囲は、典型的に８０℃から１２０℃であり、およびポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）に対する配向温度範囲は、典型的に１１５℃から１６５℃である。本明細書において配向温度範囲と称されるのは、高分子フィルムの分子配向がもたらされる温度範囲である。配向温度範囲未満では、フィルムは破断する傾向がある。配向温度範囲を超えると、フィルムは配向することなく伸びる。所与の熱可塑性ポリマーに対する特定の配向範囲は、当業者によって容易に決定される。
ついで、フィルムＷは延伸セクション１８へと移動し、そこで機械方向および直交機械方向において同時に二軸延伸され、一方、温度は、輻射ヒーターまたはエアーヒーター１９を使用して、特定のポリマーの配向温度範囲内に維持される。フィルムは、各方向において当初の寸法の少なくとも２倍に延伸される。
フィルムＷが延伸セクション１８において二軸に延伸された後、随意に、幅出機のヒートセットセクション２０に移動し、そこでさらなる加工が行なわれ、一方、その温度は、輻射ヒーターまたはエアーヒーター２１を使用して、特定の加工工程に対して適当な範囲に調節される。これらの工程は、フィルムを寸法的に安定させるために、主として機械方向における延伸、および温度を高めることによるヒートセット、またはこれらの工程のいずれかの組み合わせをさらに含んでもよい。
最後に、延伸されたフィルムＦはテンタークリップから外され２２、エッジは取り除かれ、そして中央のフィルムは巻かれてロールになる。
以下の実施例は、本発明をさらに説明するが、本発明を何ら限定するものではない。
実施例１
Ｈｏｍｍｅｓの米国特許第５，０５１，２２５号に記載されたタイプのリニアモーター幅出延伸機を使用して、ポリエチレンテレフタレートフィルムを同時に二軸延伸した。この特許の教示をここに参照することにより本明細書の一部をなすものとする。必要とされた改造は、前述のとおり、加熱、延伸、およびヒートセットに対して適当な温度にフィルムを維持するための輻射ヒーターの追加および使用、並びに幅出機の予熱セクションおよび延伸セクションにおいて適当な操作温度にビードエッジの温度を維持するための幅出機におけるビードヒーターの追加および使用だけであった。
溶融ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ポリマーをフィルム形成ダイから回転している水冷の急冷ドラムの表面に押し出し、冷却して実質的に非晶性の自己支持フィルムを製造することにより熱可塑性樹脂フィルムを形成した。キャスト非晶性フィルムは幅４０ｃｍ、中央の主たる部分にわたって厚さ１８０ミクロン、および各ビードエッジにおいて厚さ７００ミクロンであった。エッジの厚さは、７００ミクロンのエッジから１８０ミクロンの厚さの中央のシートまで４ｃｍのスパンにわたり徐々に減少した。フィルムを１分当たり２０メーターで注型した。リップに沿って複数のポイントで開放しているダイリップを調節することによりキャストフィルムプロフィルを調節するための適当な手段を備えた慣用のデザインのダイを使用した。１．３ｍｍの公称の開放をダイリップの間に維持して、ポリマーの粘度および流量と一致した適当な圧力降下を提供した。
ついで、キャストフィルムを急冷ドラムから剥がし、そしてフィルムおよびビードの温度を上げるが、ローラーへのフィルムおよびビードのくっつきを避けるために８０℃に維持された加熱ローラーを越えて幅出機１１の入口に移した。
幅出機の入口で、フィルムのビードエッジを、最初に開けられ、ついでビードエッジが噛み合い部に導入された後に閉じられるテンタークリップによって掴んだ１５。クリップに入っているフィルムは、約５０℃の温度であった。
クリップの噛み合い部がフィルムビードで閉じたポイントを過ぎてすぐに、３個の集束輻射ヒーター２の列を、幅出機の各サイドに配置し、フィルムの上に据え付け、そしてビードエッジに向かって熱を集束するために外側および下側に向けた。これらの各ヒーターは、幅３．８ｃｍおよび長さ２８ｃｍである金属の放物状の円筒形反射器から構成され、ほぼ平行の光線を投じるために反射器の放物状の断面の焦点に配置された２５ｃｍ長の円筒形の白熱加熱部材を備えた。各加熱部材を最大２０００ワットの電気入力で定格し、そして実際の電気入力を、適当な手動で調節可能な動力制御装置によってこの入力をゼロから１００パーセントに調節可能にした。反射器およびヒーター組み立て体を、フィルムビードに向けて水平に対して４５℃の角度で熱光線を当てるように据え付けた。
３個の輻射ヒーター２の最後のものから２分の１メートル先で、延伸のための準備においてフィルムを予熱し１６、ついでそのフィルムを同時に延伸し１８、そしてその延伸されたフィルムを（最後の３つのゾーンにおいて）ヒートセットする２０ための５つの別個の加熱ゾーンを含む幅出機のオーブンにフィルムを入れた。フィルムの上方３５ｃｍに据え付けられ、５つの加熱ゾーンのそれぞれに対して別個に調節可能なヒーター入力を備えた平らな輻射ヒーター１７、１９および２１の配列によってフィルムを加熱した。ヒーター部材は、市販され、およびそれらの石英の面から外側に、この場合には下側に、赤外エネルギーを優先的に輻射するために設計されたＣａｓｓｏソーラータイプ Ｃ ヒーターであった。
クリップをほぼ真直ぐな平行の通路において予熱セクション１６へと移動し、そこでフィルムを９４℃の温度に加熱した。
予熱ゾーン１６の後、対のクリップを分け、そして向かい合わせるクリップの通路は、隣接する対からクリップを分けることを容易にして、機械方向および直交機械方向において加熱されたフィルムを同時に延伸した１８。フィルムを機械方向において当初の長さの３．５５倍に、そして直交機械方向において当初の幅の３．５５倍に延伸した。
延伸ゾーンの後、テンタークリップ通路は再びほぼ平行になり、そして温度２００℃のヒートセットゾーン２０においてフィルムを加熱することによりヒートセットし、そこではさらなる延伸は起こらなかった。続く加工において、またはいくつかの最終用途において起こるように、フィルムが後に再加熱されるとき、ヒートセットは寸法変化を減らす。幅出機の出口において、フィルムをテンタークリップから放し２２、そしてビード除去ナイフを経て、フィルムを巻き取ってロールにする巻取り機へと通した。
均一な延伸に対して、および所望の物理的特性を得るために要求されるフィルム温度を、予熱ゾーン１６および延伸ゾーン１８において赤外フィルムヒーターへの入力を調節することにより制御して、各オーブン加熱ゾーンの末端において機械の中央線でフィルムを検査するＩｒｃｏｎ赤外高温計により測定された、所望のフィルム温度を得た。以下の加工条件は、満足な長さのロール長において、ばらつきのない物理的特性を有するＰＥＴフィルムを確実に製造した。
加工条件
注型速度 ２０メートル／分
延伸比、各方向 ３．５５
延伸温度 ９４℃
ヒートセット温度 ２００℃
輻射ビードヒーター入力 ４９００ワット
各ビードに対する合計
集束輻射ビードヒーター２はビード温度に必要な上昇をもたらして、フィルムの破断を無くした。ヒーターへの一層高い入力は、輻射熱のフィルムへの拡散によって、ビードの内側のフィルムを所望されない程薄くする。
実施例２
実施例１に記載されたリニアモーター幅出延伸機を使用して、２．５ｍｍの当初の厚み、および３５０ミクロンの最終の延伸厚みを有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを延伸した。その厚さは、配向したポリエステルフィルムの厚さのほぼ通常の上限である。
この操作に先立つ、２．５ｍｍ厚のキャストＰＥＴフィルムのサンプルを掴むためのテンタークリップの性能の試験は、フィルムを室温で外側に引っ張ったとき、クリップの噛み合わせ部からフィルムが滑り落ちたことを示した。ヒートガンから熱風を当てることによりフィルム温度を高め、そしてフィルムサンプルの温度を埋め込み細線ワイヤー熱電対を使用して測定した。フィルムの温度が７７℃に達したとき、クリップは滑りなしでしっかりとフィルムを掴んだ。
ついで、クリップのグリップポイント１５の前に、テンタークリップに入っているビードエッジの温度を約５０℃の通常の温度から７７℃を超える温度に高めるために、図１におけるクリップのグリップポイント１５のすぐ前のビードの上方および下方に平らなシーズ電気ヒーター１を据え付けた。そのヒーターは長さ２０ｃｍおよび幅４ｃｍであり、ビードの上方および下方１．２ｃｍに、ヒーターの輻射表面をビードと向かい合わせて配置した。最大電気入力は、全出力で操作される４つのヒーターのそれぞれに２５０ワットであった。ビード温度の上昇は約３０℃であり、クリップが閉じるポイントで温度は約８０℃となった。
ビードヒーター１に一層近い予備クリップ（pre-clip）は、厚いフィルムのビードをうまく確実に掴んだ。ビードヒーターなしでは厚いフィルムはクリップから滑り落ち、そして延伸加工は失敗した。
実施例３
実施例１に記載されたリニアモーター幅出延伸機を使用して、機械方向に普通ではない高い強度を有する高度に引っ張られたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを製造した。実施例１に記載されたものと類似の条件で、最初にフィルムを注型し、そして同時に延伸し、ついで、機械方向においてさらに延伸することにより、その高強度を付与した。リニア電気モーターの制御装置を調節して、同時延伸の終了後にテンタークリップの加速を続けることにより機械方向における連続延伸を得た。
この実施例は実施例１に記載されたように、集束輻射ヒーター２を利用した。さらに、熱風ノズル４，５および６を、同時延伸ゾーンの出発点において、および最初の延伸ゾーンの後の次の２つのゾーンの出発点において加熱ゾーンの間の境界に配置した。そのノズルをフィルムのビードエッジに向けて空気を導くために据え付け、そして６つの全ノズルに対する空気温度およびファン速度に対する別個の制御を備えた慣用のエアーヒーターおよびファンから加熱した空気を供給した。供給された空気温度は１８０℃と１９０℃との間であった。ビード自体は温度測定に対して利用可能ではなかった。
追加された熱風ノズルを用いた場合および用いない場合の両方で達成可能な最大の機械方向のフィルム強度を、Ｆ５の値、すなわち慣用の引っ張り試験機において５％の伸びで測定された引っ張り試験片における応力の値の測定によって判定した。機械方向の延伸比（ＭＤＸ）は、達成可能なＦ５に影響を及ぼす主たる工程変数であった。
他の条件を実質的に一定とし、ビード破断なしで達成可能な最大のＭＤＸの平均および標準偏差、並びに熱風ビードヒーターが有る場合および無い場合に得られた機械方向のＦ５は、以下のとおりであった。

これらのビードヒーターの使用により得られた利点は、機械方向の一層大きい最終的な延伸比の達成であった。ビードが一層高い温度で破断することなく一層高い比まで延伸することができたからである。
実施例４
Ｈｏｍｍｅｓらの米国特許第５，０５１，２２５号に記載されたリニアモーター幅出延伸機を使用して、配向したポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムを製造した。３番目のテンタークリップ毎に駆動し、そして２つの駆動されない、あるいは遊びクリップを駆動クリップの各対の間に配置した。
溶融ＰＥＮポリマーを、回転している冷却された急冷ドラムの表面に押し出すことにより熱可塑性樹脂フィルムを形成し、そして冷却して非晶性の自己支持フィルムを製造した。このフィルムは幅５１ｃｍ、中央の主たる部分にわたって厚さ４４ミクロン、および各ビードエッジにおいて厚さ７００ミクロンであり、エッジの厚さは、７００ミクロンのエッジから４４ミクロンの厚さの中央のシートまで４ｃｍのスパンにわたり徐々に減少した。キャストフィルムの線速度は１分当たり１８メーターであった。
図１を参照のこと。ついでキャストフィルムを急冷ドラムから剥がし、そして９４℃の加熱ローラーを越えて同時二軸幅出機１１の入口に移し、そこでビードエッジをテンタークリップで掴んだ１５。フィルムがクリップに入るポイントのすぐ前で、各ビードを平らなシーズ電気ヒーター１の間を通した。ヒーターは長さ２５ｃｍ、幅４ｃｍであり、フィルムの通路の上方および下方１２ｍｍに配置した。ビードヒーター１への電気入力は各ヒーターに５００ワットであり、２つのビードのそれぞれに対して合計１０００ワットであった。
テンタークリップの噛み合わせ部がフィルムを掴んだ１５ポイントのすぐ後に、３個の集束輻射ヒーター２を幅出機の各サイドに配置した。集束ヒーターへの電気入力は各ヒーターに２０００ワットであり、２つのビードのそれぞれに対して合計６０００ワットであった。
最後の輻射ヒーターからほぼ２分の１メートル先の方で、延伸のための準備においてフィルムを予熱し１６、そのフィルムを同時に延伸し１８、ついでそのフィルムを最後の３つのゾーンにおいてヒートセットする２０ための５つの加熱ゾーンに分かれた幅出機のオーブンにフィルムを入れた。フィルムの上方３５ｃｍに据え付けられ、５つの加熱ゾーンのそれぞれに対して別個に調節可能なヒーター入力を備えた平らな輻射ヒーター１７、１９および２１の配列によってフィルムを加熱した。ヒーター部材は、それらの石英の面から下側に赤外エネルギーを輻射する市販のＣａｓｓｏソーラータイプ Ｃ ヒーターであった。
予熱ゾーン１６において、フィルムヒーター１７は、Ｉｒｃｏｎ赤外高温計を用いてフィルムの中央において測定されたフィルム温度を、１３６℃まで上げた。
少しのエネルギーをできるだけ多くビードに輻射するために、チューブ状のシーズビードヒーター３を、ビードの通路と平行に、フィルム面の上方に、およびフィルム面とテンタークリップのエッジの両方に実用的に近く、据え付けた。これらのビードヒーター３は長さ１０９ｃｍ、直径０．９５ｃｍであり、そして各ビードに対して５４００ワットの電力定格を有した。幅出機の２つのエッジにおけるヒーターへの入力は別個に調節可能であった。
予熱ゾーン１６を通過後、延伸ゾーン１８において、機械方向および直交機械方向の両方において３．３倍の延伸比で、フィルムを二軸および同時に延伸した。Ｉｒｃｏｎ赤外高温計を用いて測定された延伸の後のフィルム温度は、１３０℃であった。
延伸後、フィルムを（３つの別個の加熱ゾーンを含む）ヒートセットゾーン２０を通過させ、そこではさらなる延伸は起こらず、そして３つのゾーンにおけるフィルム温度はそれぞれ１６０℃、２０８℃、および１３３℃であった。幅出機の出口において、幅出機の各サイドのテンタークリップを開けた２２。ビードエッジを除去した後に幅が約１メートルである最終的なフィルムを巻き取ってロールにした。
この実施例において、予熱ゾーンのチューブ状ビードヒーター３を最初に切って、フィルムおよびビードへの種々の入熱を調節することによって、ＰＥＮフィルムを製造した。そのビードの温度を測定した。ついで、予熱ゾーンのチューブ状ヒーター３をつけ、そして延伸フィルムのビードの最良の外観に対して幅出機の出口および最良の遊びクリップの間隔においてそれらの入力を調節した。ビード温度の測定を繰り返した。
表Ｉは、ビード加熱条件、およびスウェーデンのＡｇｅｍａ赤外システムＡＢにより製造されたＡｇｅｍａ Ｔｈｅｒｍｏｖｉｓｉｏｎ熱写真法カメラを用いて測定されたビード温度を要約する。

本実施例は、以下のことを示す：
（ａ）予熱ゾーンのビードヒーターがオフの場合（条件Ａ）、ビード温度を１０８から１１１℃に３℃だけ上げ、一方、大面積輻射フィルムヒーターによりフィルム温度を約６５から１３６℃に上げ、これは、フィルムヒーターがビードを確実に加熱しないことをはっきりと示している。
（ｂ）延伸ゾーンに入れるに先立って、ＰＥＮを延伸するための理想的な範囲未満の温度である、わずか１１１℃まで、ＰＥＮフィルムのビードを加熱した場合（条件Ａ）、ビードは９０分で２０回破断した。予熱ゾーンのビードヒーターがオンの場合、ビード温度を、フィルムの配向温度にほぼ等しい、１３８℃の適当な延伸温度まで上げ（条件Ｂ）、そして破断が起こらず、これは、同時二軸延伸機からの配向されたポリマーフィルムの長いロールの製造に対する適当なビード温度の臨界的な重要性を示している。
（ｃ）フィルム配向温度を超える温度（１６５℃、条件Ｃ）で、満足なビード性能が得られ、これはビード温度がフィルム温度とは無関係に制御され得ることを示している。
（ｄ）ビード温度が適当な範囲（条件ＢおよびＣ）になるまで、遊びクリップの間隔が不規則であることが認められるとき、エッジに沿ったＰＥＮフィルムの均一性は、誤った（低すぎる）ビード温度（条件Ａ）により悪影響を受ける。

Claims (9)

1. 熱可塑性ポリマーの溶融物を注型し、そして該ポリマーを冷却してビードエッジを有するフィルムを形成し、該フィルムを機械方向と直交機械方向の両方で同時に延伸するに先立って、該フィルムのビードエッジをテンタークリップで掴み、そして熱を該フィルムに向けて該フィルムを配向温度範囲に加熱することによる同時二軸延伸された熱可塑性樹脂フィルムの製造方法であって、
   該フィルムのビードエッジを、同時延伸を行うに先立ってまたは、同時延伸を行うに先立ち且つ同時延伸中に加熱し、下記の点：
   テンタークリップにより該フィルムのビードエッジ掴んだ後に、該フィルムのビードエッジの温度を上昇させること、および
   電気ヒーターからの集束輻射熱またはノズルからの集束熱風衝突を使用すること、
   を特徴とする製造方法。
2. 前記フィルムは、機械方向および直交機械方向において当初の寸法を少なくとも２倍に同時二軸延伸されることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 前記熱可塑性樹脂フィルムは、８０℃から１２０℃の配向温度範囲を有するポリエチレンテレフタレートを含有することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
4. 前記熱可塑性樹脂フィルムは、１１５℃から１６５℃の配向温度範囲を有するポリエチレンナフタレートを含有することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
5. テンタークリップでエッジを掴むに先立って、前記フィルムのビードエッジに熱を集束する工程を具えることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
6. ビードエッジの上方または下方に配置された電気ヒーターを使用して、前記フィルムのビードエッジに輻射熱を集束する工程を具えることを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
7. フィルムのエッジがテンタークリップで掴まれた後であるが、フィルムの延伸が開始する前に、前記フィルムのビードエッジに熱を集束する工程を具えることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
8. ビードエッジの上方または下方に配置された円筒状反射器を備えたチューブ状電気ヒーターを使用して、前記フィルムのビードエッジに輻射熱を集束する工程を具えることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
9. ビードへの入熱を最大にするために、ビードエッジの上方、且つテンタークリップに隣接して配置されたチューブ状の電気シーズヒーターを使用して、前記フィルムのビードエッジに輻射熱を集束する工程を具えることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。

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