JPH03207632A - 低ボーイング熱可塑性樹脂延伸フイルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は幅方向に均一な物理的、化学的性質を有する低
ボーイングの熱可塑性樹脂延伸フィルムの製造方法に関
する。

（従来の技術） 熱可塑性樹脂延伸フィルムは、包装及び工業用途、その
他の用途に供せられており、フィルムのどの部分でも同
じ物性値であることが望ましい。

しかるに、通常の横延伸方法において、フィルムの中央
部分とフィルムの側端部分とでは、分子配向状態が同一
でない。この理由は、テンター内においてフィルムの両
端はクリップに把持されていて、延伸工程によって生じ
る縦方向（フィルムの進行方向）の延伸応力や、熱固定
工程によって発生する収縮応力は、把持手段であるクリ
ップによって拘束されているのに対し、フィルムの中央
部は把持手段の影響が低く拘束力が弱くなり、上記の応
力の影響によってクリップで把持されている端部に対し
てフィルムの中央部分では遅れが生じることが分かって
いる。そして、横延伸と熱固定とを連続に同−のテンタ
ーで行う場合において、テンターに入る前のフィルムの
面上に幅方向に沿って（フィルムの進行方向と直角に）
直線を描いておくと、この直線はテンター内で変形して
フィルムの進行方向に対して延伸丁程の始めの領域で凸
型に変形し、延伸工程の終わり直前の領域で直線に戻り
、延伸工程終了後には凹型に変形する。

更に熱固定工程の領域の途中で凹型の変形は最大となり
、そのまま曲線はほとんど変化しないでその後のテンタ
ーを通過し、テンターを出たフィルムには凹型の変形が
残る。この現象がボーイング現象と称されているもので
あるが、ボーイング現象がフィルムの幅方向の物性値を
不均一にする原因となっている。

ボーイング現象によってフィルムの幅方向で配向主軸の
角度が異なる傾向が生じてくる。この結果、例えば縦方
向の熱収縮率、熱膨張率、湿潤膨張率、屈折率等の物性
値がフィルムの幅方向で異なってくる。このボーイング
現象によって、包装用途の一例として、印刷ラミネート
加工、製袋Ｊ，程等において印刷ピッチずれ、斑の発生
、カーリング、蛇行などのトラブルの原因になっている
。

又、工業用途の１例として、フロッピーディスク等のベ
ースフィルムでは面内異方性のため磁気記録特性の低下
などのトラブルの原因になっている。

更に詳しく述べると、横延伸工程と熱固定工程との間に
冷却工程を設ける従来技術としては、特公昭３５−１１
７７４号公報には横延伸工程と熱固定工程との間に２０
〜１５０℃の緩和工程を介在させ、実質冷却工程を設け
た製造法が提案されている。しかし、この冷却工程の長
さについては全く記載されていないばかりか、ボーイン
グ現象の減少の効果も全く不明である。更に、ボーイン
グ現象を減少ないし解消する技術として、特開昭５０−
７３９７８号公報には横延伸工程と熱固定工程との間に
ニップロール群を設置するフィルムの製造法が提案され
ている。しかし、この技術ではニツプロールを設置する
中間帯の温度がガラス転移温度以七で、ニップ点でのフ
ィルムの剛性が低いため改善策としては効果が少ない。

又、特公昭８３−２４４５９号公報には横延伸終了後の
フィルムを両端部を把持しながら中央部付近の狭い範囲
のみをニップロールによって強制的な前進をもたらす工
程が提案されている。しかし、この技術ではニップロー
ルをテンター内の高温領域に設置する必要があり、ロー
ル及びその周辺装置を冷却する必要があり、またフィル
ムが高温であるためフィルム表面にロールによる傷が発
生する恐れがあり、実用面で制約される。又、特公昭６
２−４３８５８号公報には横延伸直後のフィルムをガラ
ス転移点温度以下に冷却した後、多段に熱固定を行い、
熱固定と同時に横方向に伸張する技術が提案されている
。

しかし、この技術では冷却王稈でのボーイング減少が少
ないためか、又は熱固定工程でボーイン−５− グが再発生しやすいためか、冷却工程に加えて多段に熱
固定する工程と再延伸との複雑な王程となっている。そ
のためテンター内の雰囲気温度やフィルム温度を長時間
に渡り安定して制御することが困難ではないかと懸念さ
れる。又、本提案も特公昭３５−１１７７４号公報と同
様に冷却」ニ程の長さなどは記載されていない。更に、
特開昭６２−１８３３２７号公報には縦延伸後、テンタ
ーで横延伸、熱処理するフィルムの製造方法において、
横延伸ゾーンと熱処理ゾーンとの間に側端部分のみをガ
ラス転移点以−Ｌ熱処理温度以下の温度のｐ熱ゾーンを
設置する技術が提案されている。しかし、この技術では
予熱ゾーンの温度を幅方向に温度勾配を持たせながら制
御しなければならず、フィルム温度を長時間に渡り安定
して制御することが困難ではないかと懸念される。なお
、本提案の実施例ではこの予熱ゾーンの長さがフィルム
幅の半分と短いことから、予熱ゾーンによるボーイング
低減の効果が少ないであろうと推測される。

又、特開平１−１８５４２３号公報には横延伸−６− 後のフィルムを横延伸温度以下に冷却した後、多段に昇
湿させながら横方向に再度伸張する技術が提案されてい
る。しかし、この技術では特公昭８２−４３８５６号公
報の場合と同様に冷却工程でのボーイング減少が少ない
ためか、又は熱固定−［程でボーイングが再発生しやす
いためか、冷却工程に加えて多段に熱固定するＥ程と再
延伸との複雑な工程となっている。そのためテンター内
の雰囲気温度やフィルム温度を長時間に渡り安定して制
御することが困難ではないかと懸念される。

なお、本提案では冷却」二程の長さがフィルム幅の２分
の１以上が好ましいとの記載があるが、この根拠は全く
明確でなく、この程度の冷却工程の長さや温度ではボー
イング減少の効果が少ないことが危惧され上記のような
複雑な工程を採用せざるを得なかったものと推測される
。又、特公平１−２５８９４号公報、特公平１−２５６
９８号公報にはフィルムの走行方向を逆転させて横延伸
、熱固定をする技術が提案されている。しかし、この技
術ではフィルムの走行方向を逆転させるのにフィルムを
一旦巻き取る必要があり、オフラインでの製造方法であ
るため生産性の面で制約を受けるなどの問題点がある。

（発明が解決しようとする問題点） かかる問題に対し本発明は、ボーイング現象を減少せし
めて幅方向に物性差の少ない熱可塑性樹脂延伸フィルム
の工業的に有利な製造方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、テンター内におけるボーイング線の変化
を観察し、種々の研究からボーイング現象の発生過程を
解明し、このボーイング現象を減少する手段を検討して
本発明に到達した。

本発明は、フィルムの横方向の熱収縮応力が（１）式を
満足し、且つガラス転移点温度より４０℃高い温度での
横方向の熱収縮率が５％以下の少なくとも横方向に配向
した熱可塑性樹脂延伸フィルムを製造する方法であって
、横延伸工程と熱固定１一程との間にニップロール群を
有する■式を満足する長さＬの冷却工程を設けて、ガラ
ス転移点温度以下に冷却することを特徴とする熱可塑性
樹脂延伸フィルムの製造方法である。

（σ２／σ１）≦１．　０　　　　　　　　　・・・（
ｌ）（Ｌ／Ｗ）盈０．２５　（２−ＷＮ／Ｗ）”・・・
■なお、（ｌ）式において、σ１はガラス転移点温度よ
り７０℃高い温度でのフィルムの横方向の熱収縮応力を
、σ２は融点より８０℃低い温度でのフィルムの横方向
の熱収縮応力を意味する。また、■式において、Ｌは冷
却工程の長さを、Ｗはフィルム幅を、ＷＮはニップロー
ル群の中の最大のニップ幅を意味する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明に適用される熱可塑性樹脂としては、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリエチレン２，６−ナフタレート
、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタ
レートなどのポリエステル樹脂、ナイロン−６、ナイロ
ン−６，６などのボリアミド系樹脂、ポリプロピレン、
ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ボリフエニ
レンサノレファイド、ポリエーテノレスノレフオン、ポ
リスノレ一〇一 フォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケ
トンケトン、ポリエチレントリメリテッドイミト、その
他多くの単体、共重合体、混合体、複合体等が挙げられ
る。

本発明の少なくとも横方向に配向した熱可塑性樹脂延伸
フィルムとは、少なくとも横方向に２．５倍以上の延伸
倍率で延伸し、フィルムに分子配向を与えたフィルムを
いう。具体的には、長手方向にあらかじめ配向させた縦
延伸フィルムを横方向に延伸した二輪配向フィルムでも
良いし、実質的に無配間なフィルムを横方向に配向させ
た横一軸延伸フィルムでも良いし、更にこの横一軸延伸
フィルムを縦方向に延伸した二輪配向フィルムでも良い
。又、配向フィルムは、少なくとも横方向に延伸した後
、延伸温度以上から該熱可塑性樹脂の融点より２０℃低
い温度との間の温度で熱処理を施してあっても良い。

本発明の熱収縮応力（σ１，σ２）は真空理工株式会社
製のＴＨＥＲＭＯ−ＭＥＣＩＩＡＮ　ＩＣＡＬ−ＡＮＡ
ＬＹＺＥＲ（ＴＭ３０００　）を用いて測定さたれ値で
あり、フィルムの＝　１　０− 幅方向の熱収縮率（ＨＳＴ，）はフィルムのガラス転移
点温度より４０℃高い温度で３０分間保持した時のフィ
ルムの幅方向の収縮率である。又、理由は定かではない
が、ガラス転移点温度より７０℃高い温度でのフィルム
の横（幅）方向の熱収縮応力σ，に対する融点より８０
℃低い温度でのフィルムの横（幅）方向の熱収縮応力σ
２の比σ２／σ１が１．０以下のフィルムは、ボーイン
グ歪は少なく幅方向に均−・な物性を有するが、この比
が１．０より高くなるとボーイング歪は大きくなるので
、この比は少なくとも１．０以下でなければならず、好
ましくは０．９以下が望ましい。

本発明方法による時は、熱可塑性樹脂フィルムを横延伸
、熱固定処理する際に、熱固定前のフィルムを一旦ガラ
ス転移温度以下に冷却すると同時にニップロール群を設
置し、横延伸工程によって発生するボーイング現象を減
少させようとするものであり、この冷却温度は低い稈ボ
ーイング現象の減少の効果が向上する。また、冷却工程
の長さＬとフィルム幅Ｗとの比Ｌ／Ｗの値が大きい程、
更にニップロール幅ＷＮが広い程、ボーイング現象の減
少の効果が向上し，（Ｌ／Ｗ）≧０．　５（２−ＷＮ／
Ｗ）となるように冷却工程の長さＬを選択することが好
ましい。又、フィルム幅に対するニップロール幅の比Ｗ
Ｎ／Ｗは０．２以上が好ましい。

本研究のニップロール群とは通常川いられるニップロー
ル１対だけでも良いし、また複数対のニップロールでも
良いし、またニップロール以外の他のロールと組み合わ
されたロール群でも良いし、更に特公昭８０−２５５５
８４号公報に記載されている様な特殊なロールを単独あ
るいは複数本を単独にあるいはニップロールや他のロー
ルと組み合わせてたロール群でも良い。ここで、冷却工
程の長さＬは、実質的に冷却工程の前工程の温度以下に
なる箇所から、該冷却工程の温度より実質的に高い次］
１程の温度に到達する直前の最も長い箇所までの長さを
意味し、フィルム幅Ｗはテンター出口でのテンターのク
リップ間距離を意味し、ニップ幅Ｗｓは該ロールがフィ
ルムと実質的に接触する面長を意味するものとする。尚
、冷却工程の長さＬ１フィルム幅Ｗ及びニップロール幅
ＷＮは同じ単位で表すものとし、通常メートル（ｍ）を
使用するものとする。本発明には、横延伸、冷却、熱固
定工程が連接している場合や、上記工程間に再横延伸再
縦延伸横方向の緩和は縦方向の緩和定長幅等の他の工程
の少なくとも１工程が存在する場合も当然含まれる。

又、横延伸を行うテンターと熱固定を行うテンターと切
り離す場合には、大気中でフィルムを走行させるためフ
ィルムは冷却されるので、冷却工程の長さＬとフィルム
幅Ｗとの比が本特許の請求範囲を実質的に満足しさえす
れば横延伸と熱固定を別のテンターで行うことも本発明
に含まれる。

本発明の中で用いられている「横方向」と「幅方向」と
は同義であり、製造時のフィルムの進行方向と直角な方
向を意味する。

（実施例） 次に、本発明を実施例にもとづいて更に詳細に説明する
が、本発明はその要旨を超えない限り、−　１　３− 以下の例に，限定されるものではない。

実施例ｌ ポリエチレンテレフタレート樹脂を溶融してＴダイより
押出し、チルロール−七でフィルム状に成形した後、ロ
ール延伸機によって縦方向に３．６倍延伸し、その後テ
ンターによって横方向に３．７倍延伸し、熱固定した二
軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムとした。テ
ンター内においては、フィルムを９０℃で予熱し、次い
で１００℃で延伸し、その後フィルムをＬ／Ｗ＝１．０
の長さの５５℃の冷却工程で一旦冷却すると共にＷＮ／
Ｗ＝０．８の幅の１本のニップロールで該冷却工程内で
ニップしながら、該フィルムを２２０℃で熱処理し、更
に２００℃で熱処理した後、１００℃までフィルムを冷
却した。その後、クリップから外して通常のようにして
フィルムを巻き取った。

実施例２ 実施例１において、冷却工程の長さＬとフィルム幅Ｗと
の比（Ｌ／Ｗ）を０．５とする以外は実ー　１　４− 施例１と同様にして、二輪配向ポリエチレンテレフタレ
ートフィルムを得た。

実施例３ 実施例２において、ニップロールの本数を２本とする以
外は実施例２と間様にして、二輪配向ポリエチレンテレ
フタレートフイノレムを得タ。

実施例４ 実施例１において、ニップロール幅ＷＮとフィルム幅Ｗ
との比（ＷＮ／Ｗ）を０．４とする以外は実施例１と同
様にして、二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィル
ムを得た。

実施例５ 実施例１において、ニツプロール幅ＷＮとフィルム幅Ｗ
との比（Ｗｓ　／Ｗ）を０．２とする以外は実施例ｌと
同様にして、二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィ
ルムを得た。

実施例６ ポリエチレンテレフタレート樹脂を溶融してＴダイより
押出し、チルロール上でフィルム状に成形した後、テン
ターによって１００℃で横方向に３．７倍延伸し、その
後ロール延伸機によって縦方向に３．８倍延伸し、その
後再度テンターによってフィルムを２２０℃で熱処理し
、更に２００℃で熱処理した後、１００℃までフィルム
を冷却して二輪配向ポリエチレンテレフタレートフィル
ムを得た。その後、クリップから外して通常のようにし
てフィルムを巻き取った。尚、横延伸工程と熱固定工程
との間には、６５℃以下の冷却工程の長さＬとフィルム
幅Ｗとの比（Ｌ／Ｗ）が実質的に５．０以上の長さＬの
冷却工程とＷＮ／Ｗ＝０．８の幅のニツプロールが存在
していた。

比較例１ 実施例１において、冷却工程とニップロールを設けない
（Ｌ／Ｗ＝Ｏ）以外は全て実施例１と同様にして二輪配
向ポリエチレンテレフタレートフィルムを得た。

比較例２ 実施例２において、ニップロールを設けない（ＷＮ　／
Ｗ＝　Ｏ　）以外は実施例２と同様にして、二軸配向ポ
リエチレンテレフタレートフィルムを得た。

比較例３ 実施例１において、ニップロールを設けない（ＷＮ／Ｗ
＝Ｏ）以外は実施例ｌと同様にして、二輪配向ポリエチ
レンテレフタレートフィルムを得た。

比較例４ 実施例１において、冷却工程の長さＬとフィルム幅Ｗと
の比（Ｌ／Ｗ）を０．３とする以外は実施例１と同様に
して、二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムを
得た。

比較例５ 実施例４において、冷却工程の長さＬとフィルム幅Ｗと
の比（Ｌ／Ｗ）を０．５とする以外は実施例４と同様に
して、二輪配向ポリエチレンテレフタレートフィルムを
得た。

比較例６ 実施例１において、ニップロール幅ｗＮとフィルム幅Ｗ
との比（ＷＮ／Ｗ）を０．１とする以外は実施例１と同
様にして、二軸配向ポリエチレン−　１　７− テレフタレートフィルムを得た。

実施例７ ナイロン−６樹脂を溶融してＴダイより押出し、チルロ
ール］一でフィルム状に成形した後、ロール延伸機によ
って縦方向に３．２５倍延伸し、その後テンターによっ
て横方向に３．５倍延伸し、熱固定した二輪配向ナイロ
ン−６フィルムとした。

テンター内においては、フィルムを６０℃で予熱し、次
いで８５℃で延伸し、その後フィルムをＬ／Ｗ＝１．０
の長さの４０’Ｃの冷却工程で一旦冷却すると共にＷＮ
／Ｗ＝０．８の帽の１本のニップロールで該冷却工程内
でニップしながら、該フィルムを２３５℃で熱処理し、
更に２１０’Ｃで熱処理した後、１００℃までフィルム
を冷却した。

その後、クリップから外して通常のようにしてフィルム
を巻き取った。

実施例８ 実施例７において、冷却工程の長さＬとフィルム幅Ｗと
の比（Ｌ／Ｗ）を０．５とする以外は実施例７と同様に
して、二軸配向ポリエチレンテレ−　１　８一 フタレートフィルムを得た。

比較例７ 実施例７において、冷却工程とニップロールを設けない
（Ｌ／Ｗ＝Ｏ　；ＷＮ／Ｗ＝０）以外は全て実施例７と
同様にして二軸配向ナイロン−６フィルムを得た。

比較例８ 実施例７において、冷却工程の長さＬとフィルム幅Ｗと
の比（Ｌ／Ｗ）を０．３とする以外は実施例７と同様に
して、二軸配向ナイロン−６フィルムを得た。

実施例と比較例のボーイング歪（Ｂ）を表１に示す。な
お、ボーイング歪はテンターに入る前のフィルムの表面
に直線を描き、最終的に得られたフィルムＬで図１に示
すような弓形の変形量（ｂ）とフィルム幅との比を百分
率（１００ｂ／Ｗ）で表したものである。

実施例と比較例を比べてみて判るように、本発明のニッ
プロールを設けることによりボーイング現象が減少させ
ることができるが、本発明の条件を充たさない場合 （比較例） はその効果が著しく 少ないことが判る。

以下余白 （発明の効果） 本発明によると幅方向に均一・な物理的、化学的性質を
有する熱可塑性樹脂フィルムが得られ、包装用、工業用
、その他の用途に極めて有用であることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はボーイング歪の算出方式を示したものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）フィルムの横方向の熱収縮応力が（１）式を満足
   し、且つガラス転移点温度より４０℃高い温度での横方
   向の熱収縮率が５％以下の少なくとも横方向に配向した
   熱可塑性樹脂延伸フィルムを製造する方法であって、横
   延伸工程と熱固定工程との間にニップロール群を有する
   （２）式を満足する長さＬの冷却工程を設けて、ガラス
   転移点温度以下に冷却することを特徴とする熱可塑性樹
   脂延伸フィルムの製造方法。 （σ＿２／σ＿１）≦１．０・・・（１） （Ｌ／Ｗ）≧０．２５（２−Ｗ＿Ｎ／Ｗ）＾２・・・（
   ２） なお、（１）式において、σ＿１はガラス転移点温度よ
   り７０℃高い温度でのフィルムの横方向の熱収縮応力を
   、σ＿２は融点より８０℃低い温度でのフィルムの横方
   向の熱収縮応力を意味する。また、（２）式において、
   Ｌは冷却工程の長さを、Ｗはフィルム幅を、Ｗ＿Ｎはニ
   ップロール群の中の最大のニップ幅を意味する。