JP5812000B2

JP5812000B2 - フィルムの延伸方法

Info

Publication number: JP5812000B2
Application number: JP2012508841A
Authority: JP
Inventors: 洋平楠; 哲治花田; 務栗原
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2015-11-11
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Description

本発明は、熱可塑性樹脂フィルムの延伸方法に関するものであり、更に詳しくは、長手方向および幅方向の厚みムラに優れ、かつロールによる粘着キズや転写キズといったキズ欠点が少なく、特に光学用途に好適に使用される熱可塑性樹脂フィルムの延伸方法に関するものである。

熱可塑性樹脂フィルムをガラス転移温度以上に加熱した後、ロール間の周速差を利用して長手方向に延伸（縦延伸）する技術は従来から知られており、特許文献１の如く、低速のロール群を通過することにより、ポリエステルフィルムなどの熱可塑性樹脂フィルムをガラス転移温度（以下、Ｔｇということがある。）以上の延伸温度まで加熱し、その後、ロール周速差を利用して縦延伸する方法が知られている。また、特許文献１や２の如く、低速の加熱ロール群と高速の冷却ロール群を使用し、それらの材質に関して、フィルム上に発生する粘着やキズなどの表面欠点を低減するために、ロール表面材質やロール表面粗さなどを規定することが提案されている。

一方で、ディスプレイ用途を中心とした光学用途のフィルムとしては、優れた透明性を有し、かつ、光学欠点が極力少ないこととが望まれる。特に、製品の高性能化や高品質化に伴って、光学欠点の低減に対する要求も一段と高く、特に、厚みムラやキズについては、基材フィルムのコーティング加工の際に光学的干渉ムラやコーティング欠点を発生する原因の一つになっている。

こうした中、厚みムラの発生を抑制する縦延伸方法としては、特許文献３の如く、ロール間にフィルムが延伸を開始する位置（延伸開始位置）を設定し、該延伸開始位置にフィルム幅方向に設置した非接触方式の局所急速加熱手段により熱可塑性樹脂フィルムを、該フィルムのＴｇ−５℃以上Ｔｇ＋３０℃以下の範囲で局所的かつ急速に加熱しながら縦延伸する方法が知られている。

また、光学欠点となり得るキズが表面にほとんど存在しない縦延伸方法としては、特許文献４の如く、縦延伸工程において加熱装置を用いてフィルムを加熱する際に、ロール間において長手方向の加熱の幅を２ｍｍ以上２５ｍｍ以下とする方法が知られている。

特開昭５０−１１４４７６号公報（第１−４頁）特公平３−５６８８９号公報（第１−３頁）特開２００８−９３９４６号公報（第１−３頁）特開２０１０−１６７７６７号公報（第３頁、第１４−１５頁）

光学用途のフィルムは、その優れた透明性を発現するために、フィルム基材としては実質的に無粒子または無粒子に近い構成である場合が多く、結果としてフィルム表面が平滑化するため、特許文献１や２のようなロール上でのガラス転移温度以上の加熱によって、フィルム表面がロールに粘着したり、ロールの離れ際からフィルムが縦延伸されたり、ロール表面付着異物やロール表面形状がフィルムに熱転写したりすることで多くのキズがフィルム表面に発生する問題があった。

一方で、特許文献３や４の方法は、ロール間での局所的なフィルム加熱により、ロール間に延伸開始位置を設定していることで、ロールの離れ際からフィルムが縦延伸されることないとされている。

しかしながら、特許文献３は、低速ロール上でのフィルム粘着によるキズの発生を防ぐためにフィルムの予備加熱温度を下げると、延伸時に必要な熱量が不足して長手方法に不均一な延伸となるため、長手方向の厚みムラを発生させてしまう。これを補うため、ロール間の局所急速加熱手段の熱量を上げると周辺ロールも温めてしまい、結果的に、ロール表面付着異物やロール表面形状がフィルムに熱転写してしまう。
また、特許文献４は、縦延伸条件や原料樹脂組成にもよるが、一般に縦延伸前のフィルムが２０００μｍ以上の厚物フィルムであれば問題ないが、２０００μｍよりも薄いフィルムでは、縦延伸にかかる張力によってフィルム長手方向にシワが発生し、また、フィルム厚みがより厚いエッジ部近傍ではフィルムのうねりが発生することで、延伸開始位置が定まらず、幅方向の厚みムラを発生させてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、長手方向（縦方向と言うこともある。）および幅方向の厚みムラに優れ、かつロールによる粘着キズや転写キズといったキズ欠点が少なく、特に光学用途に好適に使用される熱可塑性樹脂フィルムの延伸方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有している。
（１）前後のロールの周速差でフィルムを長手方向に延伸する方法であって、該前後のロール間において、フィルムの上側及びフィルムの下側からそれぞれフィルムに集光式ヒータにより赤外線を照射し、フィルムの上側から照射される赤外線の集束光によるフィルム面での長手方向照射長さをａ、フィルムの下側から照射される赤外線の集束光によるフィルム面での長手方向照射長さをｂとして、ａの部分とｂの部分が重なりを有し、かつ、ａ、ｂがいずれも１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることを特徴とするフィルムの延伸方法。
（２）フィルム上側の集光式ヒータの筐体下端からフィルム面までの距離をＡ、フィルム下側の集光式ヒータの筐体上端からフィルム面までの距離をＢとして、Ａ、Ｂがいずれも１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下である上記（１）に記載のフィルムの延伸方法。
（３）長さａ、ｂがいずれも２５ｍｍ以上４０ｍｍ以下である上記（１）または（２）に記載のフィルムの延伸方法。
（４）照射長さａの部分とｂの部分のそれぞれ中心位置が長手方向で一致し、長さａとｂが等しい上記（１）〜（３）のいずれかに記載のフィルムの延伸方法。
（５）ＡとＢが等しい上記（２）〜（４）のいずれかに記載のフィルムの延伸方法。
（６）フィルム上側の集光式ヒータの出力が、フィルム下側の集光式ヒータの出力の１．２倍以上３．０倍以下であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載のフィルムの延伸方法。
（７）長手方向に延伸する前のフィルム厚みが３００μｍ以上３０００μｍ以下であることを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載のフィルムの延伸方法。
（８）長手方向の延伸倍率が２倍以上４倍以下であることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載のフィルムの延伸方法。
（９）前後のロールの周速差でフィルムを長手方向に延伸する前に、予備加熱工程を有し、該予備加熱における加熱温度が［フィルムのガラス転移温度−１５］℃以上［フィルムのガラス転移温度−５］℃以下である上記（１）〜（８）のいずれかに記載のフィルムの延伸方法。
（１０）上記（１）〜（９）のいずれかに記載のフィルムの延伸方法を用いたことを特徴とするフィルムの製造方法。

本発明方法によれば、長手方向および幅方向の厚みムラに優れ、かつ粘着キズや転写キズといったキズ欠点が少なく、特に光学用途に好適なフィルムを得ることができる。また、縦延伸したフィルムの表面に易接着層を設けたり、さらに横延伸を行って二軸延伸したりすることで、プリズムシート、反射防止フィルムやハードコートフィルム、光拡散板等のベースフィルム、プラズマディスプレイの前面板に使用する近赤外線吸収フィルムや電磁波吸収フィルムのベースフィルム、タッチパネルや透明導電性フィルムのベースフィルムに好適に用いることができる。

本発明の一実施態様に係るロール延伸装置の概略断面図である。図１におけるロール間延伸部の拡大概略断面図である。

本発明の適用が可能な、フィルムを構成する熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略すことがある。以下の括弧内は同様。）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＰＴ）、ポリエチレン−ｐ−オキシベンゾエート、ポリ−１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）などのポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、および、ポリエチレンテレフタレートなどに、共重合成分として、例えば、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリアルキレングリコールなどのジオール成分や、アジピン酸、セバチン酸、フタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸などのジカルボン酸成分などを共重合したポリエステル樹脂、その他、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂などがある。また、位相差や厚みムラの制御が厳密に要求される光学用途好適にも適用することができ、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリアクリル樹脂などの非晶性の樹脂を構成成分としているものの縦延伸にも効果がある。

ＰＥＴの重合法としては、テレフタル酸とエチレングリコール、および必要に応じて他のジカルボン酸成分およびジオール成分を直接反応させる直接重合法、およびテレフタル酸のジメチルエステル（必要に応じて他のジカルボン酸のメチルエステルを含む）とエチレングリコール（必要に応じて他のジオール成分を含む）とをエステル交換反応させるエステル交換法等の任意の製造方法が利用されうる。

本発明は、コストや生産性の観点から溶融製膜法に適用され得る。溶融製膜法は、用いるダイの形状によりストレートダイ法、クロスヘッドダイ法、フラットダイ法、特殊ダイ法に分類することができるが、本発明の延伸方法はフラットダイ法による製膜法に用いることが好ましい。原料樹脂を溶融押し出しする際には、樹脂原料をホッパードライヤー、パドルドライヤー等の乾燥機、または真空乾燥機を用いて乾燥するのが好ましい。そのように樹脂原料を乾燥させた後に、溶融押出装置等により溶融した樹脂はギヤポンプで計量され、ダイに連続的に送られる。ダイはその内部での溶融樹脂の滞留が少ない設計であればよく、フラットダイ法では、一般的に用いられるマニホールドダイ、コートハンガーダイ、フィッシュテールダイの何れのタイプでもよい。ダイからシート状に押し出された溶融樹脂をドラムなどの冷却媒体上で冷却固化し、フィルムを得ることができる。フラットダイ法による溶融製膜では、押出温度、引き取り時の引き取り速度およびダイのリップ間隙を調整することにより、所定のフィルム厚みを得ることができる。

本発明の延伸方法の対象となるフィルムの厚みは目的に応じて適宜選択されるが、一般的には縦延伸前（長手方向に延伸する前）のフィルム厚みが１０μｍ以上３０００μｍ以下の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは、３００μｍ以上３０００μｍ以下である。フィルム厚みが１０μｍ未満の場合には縦延伸した際に破断が生じ易くなるなど歩留まりを悪化させることがあり、３０００μｍを超える場合には透明性が低下したり部材としての厚みが大きくなり過ぎたりする。さらに、３００μｍ未満のフィルムでは、縦延伸条件や熱可塑性樹脂組成にもよるが、縦延伸時にかかる張力とフィルムエッジ近傍のフィルム幅収縮によってフィルム長手方向のシワがより顕著に発生し易くなる。ただし、２０００μｍを超えるフィルムではフィルム長手方向のシワがほとんど発生しないため、特許文献４の如く、従来技術による縦延伸も可能である。

縦延伸前のフィルムの任意の方向における厚みムラはフィルム厚みの２．５％以下であることが好ましく、例えばフィルム厚みが１５００μｍの場合は、厚みムラがフィルム長手方向および幅方向ともに３７．５μｍ以下であることが望ましい。これは、厚みムラの形状・箇所によっては、縦延伸を行った際に厚みが薄い箇所が局所的に縦延伸されることで長手方向のシワが発生し易くなるためである。

次に本発明について図１および図２を用いて説明する。図１はフィルムの縦延伸方法におけるロール延伸装置１の概略断面図である。ロール延伸装置１は、フィルム２の進行方向（長手方向）の上流側から順に低速ロール３と高速ロール３’を配置し、それぞれのロール３、３’にはフィルム２をニップするためのニップロール４、４’を有し、ロール３、３’間かつフィルム２の上側及び下側に集光式ヒータおよびその筐体５、５’が配置される。図２はロール間延伸部の拡大概略断面図である。ロール間延伸部におけるフィルム２上側の集光式ヒータから照射される赤外線の集束光によるフィルム面での長手方向の照射長さ６は、上側集光式ヒータの焦点７、および上側集光式ヒータの筐体５の下端からフィルム２の延伸開始前の上側表面までの距離８によって決まる。これらは焦点７を頂点、照射長さ６および筐体下端部の照射幅９を底辺とした２つの三角形の相似関係にあるため、照射長さ６は、［照射長さ６］＝[照射幅９]×（１−［距離８］／[筐体５下端からの焦点７までの距離]）の関係によって求まる。同様に、フィルム２下側の集光式ヒータから照射される赤外線の集束光によるフィルム面での長手方向の照射長さ６’は、下側集光式ヒータの焦点７’、および下側集光式ヒータの筐体５’の上端からフィルム２の延伸開始前の下側表面までの距離８’によって決まる。これらは焦点７’を頂点、照射長さ６’および筐体上端部の照射幅９’を底辺とした２つの三角形の相似関係にあるため、照射長さ６’は、［照射長さ６’］＝[照射幅９’]×（１−［距離８’］／[筐体５’上端からの焦点７’までの距離]）の関係によって求まる。また、照射長さ６、６’ の部分はフィルム上で重なり合う部分がある。この場合の「重なり合う部分」は、上側集光式ヒータによるフィルムの一方の面への照射光をそのまま他方の面へ投影したときに、下側集光式ヒータによる照射光と重なる部分をいう。

各集光式ヒータの焦点７、７’は、フィルムを挟んで反対側の集光式ヒータの筐体内に入らないように設定することが望ましい。集光式ヒータの筐体内に焦点がある場合、筐体内部の赤外線ヒータ本体およびその電装機器等が局所的に高温になり、耐熱温度を超えることによって寿命低下や故障を招くためである。また、焦点は、特に理由がない限りは、集光式ヒータのフィルム長手方向の中心位置の延長上に設定することで、周囲への赤外線の散乱を最小限に抑えることができる。

口金から溶融押出され冷却ドラム等で冷却固化されたフィルムは、まず予備加熱ロールや熱風、赤外線ヒータ等において縦延伸前に予備加熱された後、周速差や張力差が付与された低速ロールと高速ロール間で、フィルム上側及び下側から集光式ヒータによる赤外線を照射されながら縦延伸される。なお、ロール上でのフィルム滑りを防ぐために、図１に示すよう低速ロール３と高速ロール３’に対してニップロール４、４’をニップする等してテンションカットを行うことが好ましい。さらに、縦延伸工程は１つの区間に限定されず、たとえば、低速ロールと高速ロールの間に中間速度のロールを設けて周速差をつけることで、多段延伸としてもよい。

本発明で得られるフィルムを光学用途に適用する場合は無欠点性が要求されるが、実際の延伸過程が生じているときにロールに接触しているとフィルム表面にキズを発生させてしまうため、実際の延伸過程が非接触のロール間でガラス転移温度以上に加熱され延伸を生じるようにする。そのため、予備加熱温度はフィルムを構成する熱可塑性樹脂のガラス転移温度以下とする。ただし、あまり低い温度では効率的な予備加熱ができないことから、ある程度は高い温度とすべきである。また、ガラス転移温度以下であっても、フィルム表面が低速ロールに粘着し、フィルムがロールから剥離された際に微小なキズを発生させる場合がある。このため、予備加熱温度は、好ましくは［フィルムのガラス転移温度−２０］℃以上［フィルムのガラス転移温度］℃以下の範囲であり、さらに好ましくは［フィルムのガラス転移温度−１５］℃以上［フィルムのガラス転移温度−５］℃以下の範囲である。

こうして縦延伸されたフィルムは、冷却した高速ロール群によって搬送されたり、冷却オーブンを通過したりことで、ガラス転移温度以下に冷却される。この冷却される際、フィルムがガラス転移温度より高い状態で搬送されると、フィルムが高速ロール上で縦延伸されるためにキズが発生したり、フィルムが冷却オーブンで縦延伸されることで厚みムラを発生させたりしてしまうため、可能な限り急速に冷却することが好ましい。

ロールの材質はステンレスや鉄製およびそれらにメッキ処理した金属製ロール、金属製の芯金にゴムを被覆したゴムロール、金属製の芯金にセラミックを被覆したセラミックロールなどが好適に用いられる。また加熱のために芯金を中空として内部に加熱されたスチームや熱水または熱媒を通して加熱する手法、あるいは内部に電熱線を施して加熱する手法、または電磁波にて誘導加熱で加熱する手法なども好適である。

本発明の延伸方法で使用する集光式ヒータは、集光や断熱を目的とした金属などからなる筐体の内部に赤外線ヒータを有し、該赤外線ヒータの波長は短波長〜中波長（０．８μｍ以上３．０μｍ以下）の範囲からフィルムを構成する熱可塑性樹脂の吸収効率や必要熱量に応じて適宜選択される。光はその振動数（波長の逆数）に応じたエネルギーを有しているため、波長が短いほどより高いエネルギーを有する。そのため、熱可塑性樹脂の吸収効率が上記波長０．８μｍ以上３．０μｍ以下の範囲で大きく変わらないのであれば、短波長（０．８μｍ以上２．０μｍ以下）を選択することで、より高いエネルギー密度を得ることができる。

赤外線ヒータの総出力は、フィルムを構成する熱可塑性樹脂の赤外線波長の吸収効率や予備加熱温度、延伸倍率などの延伸条件によって適宜選択される。例えば、波長１．１μｍの赤外線ヒータ（ハイベック社製）をフィルム上側及び下側の集光式ヒータ筐体内に設置し、熱可塑性樹脂を延伸するために必要な赤外線ヒータの総電力量は、熱可塑性樹脂の単位重量（１ｋｇ）当たり１０Ｗ・ｈ／ｋｇ以上２３Ｗ・ｈ／ｋｇ以下の範囲で選択されることが好ましく、さらに好ましくは１２Ｗ・ｈ／ｋｇ以上２１Ｗ・ｈ／ｋｇ以下である。赤外線ヒータの総電力量が１０Ｗ・ｈ／ｋｇ未満の場合、予備加熱温度を熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上に設定しなければ、延伸に必要な熱量が不足するため、ロールによる粘着キズや転写キズといったキズ欠点が発生する。２３Ｗ・ｈ／ｋｇより高い場合、延伸はできても実質的に分子配向への変化を伴わない、いわゆるスーパードローの状態に近付くため、必要とする物性を得ることができない。

フィルム上側及び下側の赤外線ヒータの各出力は、ロール延伸装置の構成や製膜条件などによって適宜選択される。例えば、図１および図２に記載されるような、シリコーンゴムを被覆したニップロールを備えた一対の金属製ロールからなるロール延伸装置を用いた場合、フィルム下側のフィルム面はロール間延伸部直前の低速ロールによって加熱されているため、フィルム上側の赤外線ヒータの出力がフィルム下側の赤外線ヒータの出力よりも高いことが好ましい。フィルム両面からの受ける熱量がより等しくなることで、均一な延伸ができ、厚みムラをより小さくすることができる。さらに、ロールによる表面形状の転写キズは特にニップロールによって発生し易いため、フィルム下側の赤外線ヒータからのフィルム透過光によるニップロールの加熱を抑えるべく、フィルム上側及び下側の赤外線ヒータの各出力は、ニップロールがあるフィルム上側の赤外線ヒータの出力がフィルム下側の赤外線ヒータの出力の１．２倍以上３．０倍以下であることが好ましい。フィルム上側及び下側の赤外線ヒータの出力比が３．０倍より大きい場合は、フィルム両面から受ける熱量の差が大きくなり、延伸による厚みムラが発生し易くなる。

集光式ヒータは、ロール間かつフィルムの上側及び下側のフィルム幅方向に配置され、フィルム長手方向の設置位置は縦延伸工程に応じて適宜選択されるが、実際の延伸開始位置をロール間とするために、集光式ヒータはロール間の中心近傍の位置が好ましい。また、延伸開始位置を安定させるために、フィルム上側及び下側の集光式ヒータのフィルム長手方向の中心位置を揃えた方が好ましい。

また、フィルム上側の集光式ヒータの筐体下端からフィルム面までの距離をＡ、フィルム下側の集光式ヒータの筐体上端からフィルム面までの距離をＢとした際に、Ａ及びＢがそれぞれ１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、ＡとＢが１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下かつ等しいことである。距離Ａ及びＢが１０ｍｍよりも狭い場合は、フィルム長手方向にシワやうねりが発生した際に筐体とフィルムが接触し易くなってフィルムキズを生じたり、接触が大きい場合はフィルムを破断させたりしてしまう。逆に、距離Ａ及びＢが３０ｍｍよりも離れている場合は、周囲への赤外線の漏れによる周辺ロールや部材の加熱によって、ロールにフィルムが粘着したり熱転写したりすることでフィルムキズを生じてしまう。また、距離ＡとＢが等しいことによって、フィルム上側と下側からの赤外線によるフィルム加熱が均一となり、延伸開始位置をより安定させることができる。

さらに、集光式ヒータ筐体内の赤外線ヒータの背面または／および側面に赤外線の反射板を設け、反射光が焦点に集光できることが好ましい。焦点は、光源から反射板に対して入射角と反射角が等しく反射した交点に生じる。反射板は、該赤外線ヒータの反射光を集光させるだけでなく、フィルムに対して反対側に設置した赤外線ヒータからの赤外線透過光も該筐体内で再反射して、フィルムの加熱に寄与することができるため、周囲への赤外線の漏れによる悪影響、特に低速ロールやニップロールの加熱による粘着キズや転写キズの発生を防ぐことができ、さらに、従来のフィルム面の片側だけ（主に上側に）設置していた状態よりも赤外線のロスが少ないことで、より少ないエネルギーで効率的にフィルムを加熱することが可能となる。言い換えると、ヒータ出力に余力ができるので、従来よりも高速な縦延伸に対応することができ、生産性を高めることができる。

本発明でいう集光式ヒータは、集光や断熱を目的とした金属などからなる筐体の内部に赤外線ヒータを有し、該赤外線ヒータから拡散する赤外線（以下、拡散光ということがある。）の一部または全てを集束でき、より好ましくは、拡散光の一部だけを集束できるものである。例えば、上記筐体内に設置した反射板によって赤外線の反射光だけを集束させた状態、すなわち赤外線の拡散光と集束光が混在した状態の方がより好ましい。拡散光によってロール間でもフィルムを予備加熱することが可能となり、集束光によってフィルムが加熱される範囲における延伸開始位置をより安定させることができる。

フィルム上側から照射される赤外線の集束光によるフィルム面での長手方向の照射長さをａ、フィルム下側から照射される赤外線の集束光によるフィルム面での長手方向の照射長さをｂとした際に、照射長さａの部分とｂの部分が重なり合う部分が最も単位面積当たりのエネルギー密度が高くため、該部分がフィルムの延伸開始位置となるように赤外線ヒータの出力を選択することで、延伸開始位置を安定させることができる。逆に照射長さａの部分とｂの部分が重なりを有しない場合、フィルムの延伸開始位置が安定しないために、長手方向で延伸ムラを生じ、結果、大きな厚みムラとなるため、照射長さａの部分とｂの部分は重なり合う必要がある。ここで、照射長さａの部分とｂの部分とが重なりを有するとは、フィルム上側の集光式ヒータによるフィルムの一方の面への照射光を、そのままフィルムの他方の面へ投影したときに、フィルム下側の集光式ヒータによる照射光と重なる部分が存在することをいう。

照射長さａの部分とｂの部分は、重なりを有するのであれば、照射長さａとｂのそれぞれ中心位置が長手方向で異なっていても構わない。照射長さａの部分とｂの部分が重なりを有するとは、ａの部分とｂの部分がずれて一部重なっている場合、ａ（またはｂ）の部分がｂ（またはａ）の部分に含まれている場合を言う。好ましくは、フィルム上側及び下側の集光式ヒータの長手方向の中心位置が揃い、かつ、焦点を集光式ヒータの中心位置の延長上に設定した場合に、照射長さａの部分とｂの部分のそれぞれ中心位置が長手方向で一致し、長さａの部分とｂの部分が等しい場合が最も好ましい。

また、照射長さａとｂはそれぞれ１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、それぞれ２５ｍｍ以上４０ｍｍ以下であり、最も延伸開始点が安定するのは、３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。従来、１０ｍｍ未満の狭い照射長さの方がよりフィルムの延伸開始位置が安定するように考えられてきたが、縦延伸条件やフィルムを構成する熱可塑性樹脂にもよるが、一般に縦延伸前のフィルム厚みが２０００μｍよりも薄くなると、縦延伸時にかかる張力とフィルムエッジ近傍のフィルム幅収縮によってフィルム長手方向のシワやうねりが発生し易くなり、シワやうねりによってフィルム上の照射長さが安定せずに延伸開始位置が安定しなくなる。フィルムのシワやうねりが発生する状態でも、より延伸開始位置が安定するのは、照射長さが２５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の場合である。照射長さが４０ｍｍよりも広くなると、照射長さの中で延伸開始位置が動いて不安定となるため、延伸ムラを生じ、フィルムの厚みムラとなる。

集光式ヒータのフィルム長手方向の筐体幅は赤外線ヒータの最大出力によって適宜選択される。フィルム上側及び下側の筐体幅が異なる場合、フィルム上側のロールや周辺部材が赤外線によって加熱されることを抑えるためには、フィルム上側への赤外線の漏れを無くすよう、上側筐体幅が下側筐体幅よりも広い方が好ましく、逆に、フィルム下側のロールや部材が赤外線によって加熱されることを抑えるためには下側筐体幅が上側筐体幅よりも広い方が好ましい。さらに好ましくは、フィルム上側及び下側の筐体幅が同一であることであることであり、より赤外線の漏れを少なくすることができる。

また、集光式ヒータの筐体部分は、内部に冷却された空気や水を通して冷却できる構造が好ましい。筐体内部の赤外線ヒータおよびその電装機器の耐熱温度を超えることによる寿命低下や故障を防ぎ、また、筐体そのものが加熱源となって、周辺ロールや部材を温めることを防ぐ。

本発明において、縦延伸の倍率は、目的に応じて適宜選択されるが、一般に靱性や可撓性の向上の目的としては１．２倍以上、強度や位相差発現の目的には１．５倍〜４倍の範囲が選択される。またロール速度は、目的や設備の大きさ、使用する熱可塑性樹脂の種類などから適宜選択されるが、一般に延伸前の搬送速度で１〜５０ｍ／ｍｉｎである。

以下、本発明を実施例に基づき説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。各実施例の記述に先立ち、実施例で採用した各種物性の測定方法を記載する。

（１）ガラス転移温度（Ｔｇ）
試料（フィルム）を約５ｍｇとり、示差走査熱量計（セイコー電子工業社製ＲＤＣ２２０型）を用いて、窒素雰囲気下、２５℃から２００℃の範囲にて、２０℃／分の昇温速度で測定し、１ｓｔＲｕｎの測定結果に基づき決定した。ガラス転移温度の求め方は、ＪＩＳ−Ｋ−７１２１（１９８７）の９．３項の中間点ガラス転移温度の求め方に従い、測定チャートの各ベースラインの延長した直線から縦軸方向に等距離にある直線とガラス転移の階段状変化部分の曲線とが交わる点の温度とした。なお、複数の階段状変化部分がある場合は、測定範囲の内で低い方の値を採用する。

（２）フィルムの平均厚み
デジタルマイクロメータＭＤＣ−２５ＭＪ（Ｍｉｔｓｕｔｏｙｏ製）を用い、フィルムエッジ部の影響を排除するためフィルム幅方向の両端１００ｍｍずつを除く幅方向の範囲において、縦延伸前あるいは縦延伸後のフィルムの幅方向１０点の厚みを測定し、その平均値を［フィルムの平均厚み]とした（小数点以下は四捨五入）。

（３）フィルムの厚みムラ
縦延伸前または縦延伸後のフィルムを長手方向および幅方向についてそれぞれ５０ｍｍの幅で切り出し、アンリツ株式会社製「フィルムシネックス」にて測定圧０．１５ｇの荷重にて１．５ｍ／ｍｉｎの速度にて走行させながら厚みを連続的に測定し、長手方向は長さ１ｍの範囲において、幅方向は両端１００ｍｍを除く幅方向の範囲において、その厚みチャートの[最大値と最小値の差]を求め、［最大値と最小値の差］を上記［フィルムの平均厚み]で割ることで、厚みムラＲ（％）を長手方向と幅方向で求めた。
縦延伸後の厚みムラが長手方向および幅方向ともに２．４％以下の場合に、厚みムラ：良と判断した。

（４）平均表面粗さ
フィルムにニップロールなどのロール表面形状の熱転写が起こると、フィルム表面粗さが変化するため、３次元表面粗さ計（小坂研究所製、ＥＴ４０００ＡＫ）を用い、次の条件で触針法により測定を行った。表面粗さは、粗さ曲面の高さと粗さ曲面の中心面の高さの差をとり、その絶対値の平均値を表したものである。なお、本発明における表面粗さＳＲａはフィルム両面の表面粗さの平均値とした。
針径２（μｍＲ）
針圧１０（ｍｇ）
測定長５００（μｍ）
縦倍率２００００（倍）
ＣＵＴＯＦＦ２５０（μｍ）
測定速度１００（μｍ／ｓ）
測定間隔５（μｍ）
記録本数８０本
ヒステリシス幅 ±６．２５（ｎｍ）
基準面積０．１（ｍｍ^２）
実質的に添加粒子を含まない熱可塑性樹脂の場合、このＳＲａが４．０ｎｍ以上になると、強力な光源であるビデオライト（ＬＰＬ社製“ＶＬ−Ｇ３０１”）を用いて、フィルムを暗室の中で目視観察するとロールの表面形状転写を視認できる。ＳＲａが４．０ｎｍ以上は表面形状転写：不良と判断した。

（５）フィルムのキズの測定
縦延伸後のフィルムを暗室の中で、強力な光源であるビデオライト（ＬＰＬ社製“ＶＬ−Ｇ３０１”）を用いて長手方向に１０ｍ目視観察してキズを検出し、ロール起因で発生するキズには周期ピッチがあることを基にして、低速ロールすなわち予備加熱ロールで発生しているキズが何系列あるかをカウントした。キズがないものが合格であり、キズが１系列以上あるものは不合格である。

（実施例１）
熱可塑性樹脂として、重合触媒残査等に基づく内部粒子ならびに不活性粒子をできる限り含まない極限粘度０．６５ｄｌ／ｇ、Ｔｇ８０℃のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ペレットを用いた。十分に真空乾燥した後、添加粒子を入れずに単一原料で一軸押出機を使用して２８５℃で押し出して、ギヤポンプにより吐出量を一定とした後、幅１０００ｍｍのフラットダイよりシート状に吐出させて、平均厚み１５００μｍ、密度１．３４ｇ／ｃｍ^３、長手方向および幅方向の厚みムラ：２．４〜２．５％のフィルムを得た。続いて、図１および図２に記載されるような、φ２５０ｍｍのシリコーンゴム（ゴム硬度６０度）を被覆したニップロールを備えたφ２５０ｍｍの金属製ロールからなる一対のロール間に、波長１．１μｍの赤外線ヒータ（６００Ｖ、２４ｋＷ／ｍ）および赤外線の反射板を備えた集光式ヒータ（ハイベック社製“近赤外線ラインヒーター：ＨＹＬ−１０００”）を、フィルムの上側及び下側にフィルム長手方向の中心位置を揃えて配置し、赤外線の集束光によるフィルム面での長手方向照射長さａおよびｂがともに３０ｍｍ、かつ、３０ｍｍ重なり、集光式ヒータ筐体とフィルム面までの距離ＡおよびＢが２０ｍｍになるように調整したロール延伸装置を用いた。上記フィルムを延伸前の搬送速度１０ｍ／ｍｉｎで、φ２５０ｍｍの金属製ロール１０本からなるロール群においてロール温度７０℃で予備加熱した後に、本発明に係るフィルムの上側及び下側の集光式ヒータに総電力２０ｋＷ（上側１３ｋＷ、下側７ｋＷ）をかけながら長手方向に３．０倍に縦延伸した後に、φ２５０ｍｍの金属製ロール５本からなるロール群において、ロール温度２５℃で冷却することで、縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に示す。また、かくして得られた縦延伸フィルムの平均厚み、厚みムラ、平均表面粗さ、予備加熱ロールキズをそれぞれ測定した結果を表２に示す。厚みムラは長手方向および幅方向ともに２．４％以下で延伸前に比べて良化し、平均表面粗さは４ｎｍ以下でロールの表面形状転写がなく、また、予備加熱ロールによるキズがないフィルムを得ることができた。

（比較例１）
集光式ヒータをフィルム上側の片側だけに設置し、予備加熱ロール温度が８０℃、赤外線ヒータの総電力が１５ｋＷであること以外は実施例１と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。延伸に必要な熱量を予備加熱で補うことで、予備加熱ロール上でのフィルム粘着による予備加熱ロールキズが発生した。

（比較例２）
集光式ヒータをフィルム上側の片側だけに設置し、赤外線ヒータの総電力が２４ｋＷであること以外は実施例１と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。延伸に必要な熱量を赤外線ヒータで補い、かつ、フィルム下側に集光式ヒータがないことで周囲への赤外線の漏れが増し、周辺ロールや部材を温めた結果、予備加熱ロールによる粘着キズや、ニップロールの表面形状の転写キズが発生した。

（比較例３）
フィルム上側及び下側の赤外線ヒータが赤外線の反射板や焦点を設けない赤外線ヒータの拡散光のみであり、予備加熱ロール温度が８０℃、赤外線ヒータの総電力が２０ｋＷ（上側１３ｋＷ、下側７ｋＷ）であることを以外は実施例１と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。延伸開始位置が定まらずに厚みムラが延伸前よりも悪化した。また、延伸に必要な熱量を予備加熱で補うことで、予備加熱ロール上でのフィルム粘着による予備加熱ロールキズが発生した。さらに、周囲への赤外線の漏れが増し、周辺ロールや部材を温めた結果、ニップロールによる表面形状の転写キズが発生した。

（比較例４）
フィルム上側及び下側の赤外線ヒータが赤外線の反射板や焦点を設けない赤外線ヒータの拡散光のみであり、赤外線ヒータの総電力が２５ｋＷ（上側１７ｋＷ、下側８ｋＷ）であることを以外は実施例１と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。比較例３同様に、延伸開始位置が定まらずに厚みムラが延伸前よりも悪化した。また、延伸に必要な熱量を赤外線ヒータで補ったことで、周囲への赤外線の漏れが増し、周辺ロールや部材を温めた結果、予備加熱ロールによる粘着キズや、ニップロールの表面形状の転写キズが発生した。

（比較例５）
照射長さａの部分およびｂの部分がフィルム上で重ならないよう、フィルム上側及び下側の集光式ヒータおよびその筐体のフィルム長手方向の中心位置を２０ｍｍずらして配置し、赤外線ヒータの総電力が２５ｋＷ（上側１７ｋＷ、下側８ｋＷ）であること以外は実施例１と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。延伸開始位置が加熱長さの中で定まらずに厚みムラが延伸前よりも悪化した。また、筐体の中心位置がずれたことで、周囲への赤外線の漏れが増し、周辺ロールや部材を温めた結果、予備加熱ロールによる粘着キズが発生した。

（実施例２）
延伸前の平均厚みが３００μｍ、延伸前の搬送速度が５０ｍ／ｍｉｎ、予備加熱ロール温度が７５℃であること以外は、実施例１と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。長手方向および幅方向の厚みムラに優れ、かつロールによる粘着キズや転写キズといったキズ欠点が少ないフィルムを得ることができた。

（実施例３）
延伸前の平均厚みが３０００μｍ、延伸前の搬送速度が５ｍ／ｍｉｎ、予備加熱ロール温度が６５℃であること以外は、実施例１と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。長手方向および幅方向の厚みムラに優れ、かつロールによる粘着キズや転写キズといったキズ欠点が少ないフィルムを得ることができた。

（実施例４〜１７）
照射長さａおよびｂが１０〜４０ｍｍ、ａの部分およびの部分ｂの重なりが１０〜４０ｍｍであること以外は実施例１と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。厚みムラは長手方向および幅方向ともに実施例１に比べ悪化したものの、延伸前に比べて良化しており、特に照射長さａおよびｂが２５〜４０ｍｍの実施例１２、１３、１６、１７では厚みムラが２．０％以下とより良化した。また、照射長さａの部分およびｂの部分の重なりが同じ条件の場合、ａの部分およびｂの部分が等しい条件の方がより厚みムラが良化した。

（比較例６〜１６）
照射長さａおよびｂが５〜４５ｍｍ、ａの部分およびｂの部分の重なりが５〜４０ｍｍであること以外は実施例１と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。フィルム面上での加熱長さの中での延伸開始位置が安定せず、厚みムラが延伸前に比べて悪化した。

（実施例１８〜２５）
距離ＡおよびＢが１０〜３５ｍｍであること以外は実施例１と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。実施例１８以外は平均表面粗さが実施例１に比べ悪化しており、特に、距離ＡまたはＢが３５ｍｍの実施例２０、２３〜２５では平均表面粗さが３ｎｍを超えたものの、目視検査によるロール表面形状の転写キズはなく、厚みムラに優れたフィルムを得ることができた。また、距離ＡおよびＢが等しい条件の方がより厚みムラが良化し、平均表面粗さも小さかった。

（実施例２６〜２７）
赤外線ヒータの総電力が１５〜２５ｋＷ（上側１０〜１７ｋＷ、下側５〜８ｋＷ）であること以外は実施例１と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。厚みムラあるいは平均表面粗さが実施例１に比べ悪化したものの、厚みムラは延伸前に比べて良化しており、かつロールによる粘着キズや転写キズといったキズ欠点が少ないフィルムを得ることができた。

（実施例２８）
フィルム上側および下側の赤外線ヒータの電力が上側１１ｋＷ、下側９ｋＷであること以外は実施例１と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。厚みムラおよび平均表面粗さが実施例１に比べ悪化したものの、厚みムラは延伸前に比べて良化しており、かつロールによる粘着キズや転写キズといったキズ欠点が少ないフィルムを得ることができた。

（実施例２９）
フィルム上側および下側の赤外線ヒータの電力が上側１５ｋＷ、下側５ｋＷであること以外は実施例１と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。厚みムラが実施例１に比べ悪化したものの、延伸前に比べて厚みムラは良化しており、かつロールによる粘着キズや転写キズといったキズ欠点が少ないフィルムを得ることができた。

（実施例３０〜３２）
縦延伸倍率が２．０〜４．０倍であること以外は実施例１と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。長手方向および幅方向の厚みムラに優れ、かつロールによる粘着キズや転写キズといったキズ欠点が少ないフィルムを得ることができた。

（実施例３３〜３７）
延伸前の平均厚みが３００〜３０００μｍ、フラットダイからの吐出量が変化無く一定となるよう延伸前の搬送速度が５〜５０ｍ／ｍｉｎであること以外は、実施例１４と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。長手方向および幅方向の厚みムラは延伸前に比べて良化しており、かつロールによる粘着キズや転写キズといったキズ欠点が少ないフィルムを得ることができた。

（実施例３８）
熱可塑性樹脂としてＴｇ１２０℃、密度１．３４ｇ／ｃｍ^３、のポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）ペレットを用い、延伸前の平均厚みが３５０μｍ、延伸前の搬送速度が４３ｍ／ｍｉｎ、予備加熱ロール温度を１１０℃、縦延伸倍率を３．５倍としたこと以外は実施例１と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。長手方向および幅方向の厚みムラに優れ、かつロールによる粘着キズや転写キズといったキズ欠点が少ないフィルムを得ることができた。

（実施例３９〜４０）
熱可塑性樹脂として非晶性である環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）（日本ポリプラ社製“ＴＯＰＡＳ”、Ｔｇ１３０℃、密度１．０２ｇ／ｃｍ^３）や環状オレフィン重合体（ＣＯＰ）（日本ゼオン社製“ゼオノア” 、Ｔｇ１６０℃、密度１．０１ｇ／ｃｍ^３）のペレットを用い、延伸前の平均厚みが２００μｍ、延伸前の搬送速度が３０ｍ／ｍｉｎ、予備加熱ロール温度を１２５〜１５５℃、赤外線ヒータの総電力が７ｋＷ（上側４ｋＷ、下側３ｋＷ）、縦延伸倍率を２．０倍としたこと以外は実施例１と同様にして縦延伸フィルムを得た。各種条件を表１に、各種測定結果を表２に示す。長手方向および幅方向の厚みムラに優れ、かつロールによる粘着キズや転写キズといったキズ欠点が少ないフィルムを得ることができた。

上記の実施例、比較例より以下のことが明らかである。
すなわち、本発明の製造方法により得られる熱可塑性樹脂フィルムは長手方向および幅方向の厚みムラが延伸前に比べて良化しており、かつ平均表面粗さに示されるロールによる表面形状の転写キズがなく、また、予備加熱ロールによる粘着キズがないフィルムを得ることができる。

上記した本発明の縦延伸方法により得られた熱可塑性樹脂フィルムは、長手方向および幅方向の厚みムラに優れ、かつ粘着キズや転写キズといったキズ欠点が少なく、特に光学用途に好適に用いることができ、また、縦延伸したフィルムの表面に易接着層を設けたり、さらに横延伸を行って二軸延伸したりすることで、プリズムシート、反射防止フィルムやハードコートフィルム、光拡散板等のベースフィルム、プラズマディスプレイの前面板に使用する近赤外線吸収フィルムや電磁波吸収フィルムのベースフィルム、タッチパネルや透明導電性フィルムのベースフィルムに好適に用いることができる。

１：ロール延伸装置
２：フィルム
３：低速ロール
３’：高速ロール
４：ニップロール
４’：ニップロール
５：フィルム上側の集光式ヒータおよびその筐体
５’：フィルム下側の集光式ヒータおよびその筐体
６：上側集光式ヒータによるフィルム面での照射長さａの部分
６’：下側集光式ヒータによるフィルム面での照射長さｂの部分
７：上側集光式ヒータの焦点
７’：下側集光式ヒータの焦点
８：上側集光式ヒータの筐体下端からフィルム面までの距離Ａ
８’：下側集光式ヒータの筐体上端からフィルム面までの距離Ｂ
９：上側集光式ヒータの筐体下端部の照射幅
９’：下側集光式ヒータの筐体上端部の照射幅

Claims

ニップロールを備えた前後のロールの周速差でフィルムを長手方向に延伸する方法であって、該前後のロール間において、フィルムの上側及びフィルムの下側からそれぞれフィルムに集光式ヒータにより赤外線を照射し、フィルム上側の集光式ヒータの出力が、フィルム下側の集光式ヒータの出力の１．２倍以上３．０倍以下であり、フィルムの上側から照射される赤外線の集束光によるフィルム面での長手方向照射長さをａ、フィルムの下側から照射される赤外線の集束光によるフィルム面での長手方向照射長さをｂとして、ａの部分とｂの部分が重なりを有し、かつ、ａ、ｂがいずれも１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることを特徴とするフィルムの延伸方法。
フィルム上側の集光式ヒータの筐体下端からフィルム面までの距離をＡ、フィルム下側の集光式ヒータの筐体上端からフィルム面までの距離をＢとして、Ａ、Ｂがいずれも１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下である請求項１に記載のフィルムの延伸方法。
長さａ、ｂがいずれも２５ｍｍ以上４０ｍｍ以下である請求項１または２に記載のフィルムの延伸方法。
照射長さａの部分とｂの部分のそれぞれ中心位置が長手方向で一致し、長さａの部分とｂの部分が等しい請求項１〜３のいずれかに記載のフィルムの延伸方法。
ＡとＢが等しい請求項２〜４のいずれかに記載のフィルムの延伸方法。
長手方向に延伸する前のフィルム厚みが３００μｍ以上３０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフィルムの延伸方法。
長手方向の延伸倍率が２倍以上４倍以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のフィルムの延伸方法。
前後のロールの周速差でフィルムを長手方向に延伸する前に、予備加熱工程を有し、該予備加熱における加熱温度が［フィルムのガラス転移温度−１５］℃以上［フィルムのガラス転移温度−５］℃以下である請求項１〜７のいずれかに記載のフィルムの延伸方法。
請求項１〜８のいずれかに記載のフィルムの延伸方法を用いたことを特徴とするフィルムの製造方法。