JPH03281327A - 二軸延伸ポリアミドフィルムの製造方法 - 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、二軸延伸ポリアミドフィルムの製造方法に関
する。さらに詳しくは、逐次二軸延伸法により縮方向お
よび横方向に延伸され、フィルムの平面均一性、特に幅
方向に均一な物理的性質を有し十分に熱固定されたポリ
アミドフィルムの製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

一軸延伸ボリアミドフィルムは、強靭性、耐熱性、耐寒
性、耐薬品性等に優れ、さらに、印刷適性が良く透明で
ピンホールが生じ難い等の特徴を有するところから、食
品その他の包装用基材フィルムとして広く利用されてい
る。

例えば食品包装袋を得るには、通常、用いる基材フィル
ムには印刷、シーラントフィルム等のラミネート加工が
施され、次いで製袋、食品の充填、ヒートシール等の各
工程が行われるが、この場合、基材フィルムの平面均一
性の良否は、これら各工程での生産速度、製品歩留まり
等に大きな影響を及ぼす、すなわち、基材フィルムとし
て平面均一性が不良なものを用いると、印刷、ラミネー
ト加工、製袋工程で印刷ピッチのずれや、皺の発生、蛇
行等のトラブルを惹起し、良品を効率よく得ることがで
きない。

一般に、二軸延伸フィルムの平面均一性の良否は、ボー
イング現象に起因する［ボーイング歪Ｊと呼ばれる欠陥
の有無に大きく左右される場合が多いことから、包装用
フィルムの基材フィルムとして用いる二軸延伸フィルム
のボーイング歪の改良に関する要請は、従来より極めて
強いものかある。

このような背景から、二軸延伸ポリアミドフィルムの製
造時に生起するボーイング現象の抑制については従来よ
り検討され、例えば、同時二軸延伸法によるポリアミド
フィルムの製造に関しては、特公昭４３−９９１９号公
報、特公昭５５−１４７３２２号公報に記載の方法が提
案されている。

しかしながら、これらの方法は同時二軸延伸法において
のみ有効であって、本発明に係る逐次二軸延伸法による
ポリアミドフィルムの製造に適用しても効果が無い。

また、ボーイング現象、ボーイング歪の制御方法に関し
ては、上記のほか、特開昭５１−８０３７２号公報、特
公昭６２−４３８５６号公報等に記載の方法も知られて
いる。本発明者は、これらの方法を、逐次二軸延伸法に
よるポリアミドフィルムの製造に適用すべく種々試験を
おこなったが、良好な結果は得られなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、ボーイング歪ををせず、包装用フィルムの基
材フィルムとして有用な二軸延伸ポリアミドフィルムの
製造方法を徒供することを目的とする。

本発明者は、従来技術の問題点につき鋭意検討を重ねた
結果、逐次二軸延伸法によるポリアミドフィルムボーイ
ング現象は、延伸工程で生起するのではなく、意外にも
二軸延伸した後のフィルムを熱処理する工程で発生する
ことを知得し、本発明に到達したものである。

〔課題を解決するための手段〕

しかして本発明の要旨とするところは、実質的に無定形
で無配向のポリアミドフィルムを４５℃〜６５℃の範囲
の温度条件にてロール式縦延伸機により２．７〜３．５
倍延伸し、次いで５０℃〜９０℃の範囲の温度条件にて
テンター式横延伸機により３〜５倍延伸し、得られた二
軸延伸フィルムを、テンタークリップで把持したまま、
Ｔｍを延伸フィルムの融点（”Ｃ）とするとき、次の各
工程、即ち、Ａ）延伸フィルムを加熱昇温し、Ｔｍ−５
５℃〜Ｔｍ−２０℃（ただし、Ｔｍは延伸７４ルムの融
点（“Ｃ）とする、以下同じ）の範囲の温度条件にてフ
ィルムの幅方向に伸張率Ｅ１５％〜２０％の範囲で伸張
させる第１工程、Ｂ）第１工程の処理を受けたフィルム
を定幅のままで、Ｔｍ−２５℃〜Ｔｍ−５℃の範囲の温
度条件にて１秒間以上保持する第２工程、およびＣ）第
２工程の処理を受けたフィルムを、Ｔｍ−３５℃−Ｔｍ
−５℃の範囲の温度条件にて、フィルムの幅方向に弛緩
率Ｅ、０％〜Ｅ、＋５％の範囲で弛緩させる第３工程、
により順次熱処理することを特徴とする二軸延伸ポリア
ミドフィルムの製造方法に存する。

る。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明においてポリアミドとは、と−カプロラクタムの
単独重合体（ホモポリマー）、ε−カプロラクタムを土
成分とし、２〜ｌＯモル％までの、これと共重合可能な
他の化合物との共重合体（コポリマー）、およびこれら
ホモポリマーおよび／またはコポリマーにこれらと相溶
性のある重合体を５〜２０重量％まで混合したものを言
う。

ε−カプロラクタムと共重合可能な化合物としては、脂
肪族または芳香族のジアミン類と、脂肪族または芳香族
のジカルボン酸とよりなるナイロン塩があげられ、上記
ジアミン類の代表例としては、エレンジアミン、テトラ
メチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメ
チレンジアミン、オクタメチレンジアミン、デカメチレ
ンジアミン、メタキシリレンジアミン、パラキシリレン
ジアミン等があげられ、また上記ジカルボン酸の代表例
としては、アジピン酸、セバシン酸、コルク酸、ゲルタ
ール酸、アゼライン酸、β−メチルアジピン酸、テレフ
タル酸、イソフタル酸、デカメチレンカルボン酸、ドデ
カメチレンカルボン酸、ピメリン酸等があげられる。

前記ホモポリマーおよび／またはコポリマーと相溶性が
あり、混合し得る重合体としては、上記ジアミン類と上
記ジカルボン＃類との重縮合体をあげることができる。

これらのポリアミドには、改質のため、滑剤、帯電防止
剤、ブロッキング防止剤、酸化防止剤、染料、顔料、無
機微粒子等の各種添加剤が、得られるフィルムの性質を
損なわない範囲内で配合されていてもよい。

本発明方法では、実質的に無定形で無配向のポリアミド
フィルム（以下、これを「未延伸フィルム」という、）
を用いる。この未延伸フィルムは、例えば前記ポリアミ
ドを押出機で加熱溶融し、Ｔ−ダイからフィルム状に押
出し、これをエアナイフキャスト法、静電ピニング法、
バキュウムチャンハー法等の公知のキャスティング法を
用いて、好ましくは４０℃以下、さらに好ましくは３５
℃以下に保たれたキャスティングロールの表面にて急冷
させることによって製造することができる。

本発明方法によるときは、上記未延伸フィルムを、まず
縦延伸機によって縦方向に延伸（以下、単に「Ｎ延伸」
という、）する、この場合、縦延伸機としては、従来か
ら知られているロール式高速縦延伸機を用いることがで
きる。

未延伸フィルムの縦延伸は、４５〜６５℃の温度条件に
て２．７〜３．５倍延伸することが必要である。縦延伸
時の未延伸フィルムの温度が４５℃より低いと、縦延伸
後のフィルムに縦延伸斑が生し易く、また６５℃より高
いとフィルムが縦延伸機のロール表面に粘着し易くなり
、これまた縦延伸斑の原因となる。さらに、６５℃より
高い温度で延伸すると、延伸方向に方向性を持った水素
結合が生起し、次の横方向への延伸（以下、単に「横延
伸Ｊという、）を行う際に、フィルムに横延伸斑や未延
伸残部を生したり、フィルムが裂けたりするので好まし
くない。

フィルムの縦延伸倍率が２．７倍より小さいときは、最
終的に得られるフィルムに所望の配向効果を付与するこ
とができず、３，５倍より大きいときは、次の横延伸を
行う際に、フィルムに横延伸斑や未延伸残部を生し易く
、またフィルムが裂は易（運転上のトラブルとなる。フ
ィルムの縦延伸倍率は、縦延伸機の高速ロールと低速ロ
ールの周速度を調節することにより、種々変更すること
ができる。

本発明方法によるときは、上記の条件で縦延伸したフィ
ルムを直ちに４５〜６０℃の温度範囲に調節し次の横延
伸に供するのがよい、何故なら、フィルムの温度が４５
℃より低いと横延伸の初期温度が低すぎて、フィルムが
破断し易く、６０℃より高いと縦延伸方向に方向性を持
った水素結合が発達し、次の次の横延伸を行う際に、フ
ィルムに横延伸斑や未延伸残部を生じ易く、またフィル
ムが裂けたりする場合があるからである。なお、縦延伸
には発熱が伴い、フィルム温度が若干（１０〜２０℃程
度）上昇するので、フィルム温度を４５〜６０゛Ｃの範
囲に調節するためにはフィルムを冷却することが必要な
場合もある。

本発明方法によるときは、上記の条件で縦延伸したフィ
ルムを、テンター式横延伸機により横延伸する。縦延伸
したフィルムの横延伸は１５０〜９０℃５好ましくは５
０〜７０℃の温度条件にて３〜５倍延伸することが必要
である。横延伸時のフィルム温度が５０℃より低いと、
フィルムが破断し易く、また、７０℃より高いと、フィ
ルムに強固な水素結合が生起して横延伸斑や未延伸残部
が生じ易く、９０℃を超えるとこの傾向が−Ｎ顕著にな
るからである。なお、強固な水素結合の生起を遅らせる
ためには、横延伸時の温度パターンを段階的に昇温する
ように設定するのがよい。

フィルムの横延伸倍率が３倍より小さいときには、フィ
ルムを十分に延伸することができず未延伸残部を生じ易
く、また１５倍を超えるときには、フィルムが破断し易
く安定した運転が難しい。

本発明方法によるときは、上記のようにして得られた二
軸延伸フィルムを、テンター式横延伸機のテンタークリ
ンプで把持したままの状態で、引続き次の各工程、すな
わち、Ａ）第１工程、Ｂ）第２工程、Ｃ）第３工程、に
より順次熱処理することが必要である。

以下に、上記熱処理の各工程について説明する。

Ａ）第１工程： ５０〜９０℃の温度条件にて横延伸された二軸延伸フィ
ルムを、Ｔｍ−５５℃〜Ｔｍ−２０℃の範囲、好ましく
はＴｍ−４５°（−Ｔ　ｍ−３０℃の範囲の温度まで加
熱昇温し、この温度条件下において、フィルムの幅方向
に伸張率Ｅ１５〜２０％の範囲、好ましくは７〜１５％
の範囲で伸張させる。

ここで、二軸延伸フィルムをフィルムの幅方向に所定の
幅だけ伸張させるには、一対のテンターレールをトーア
ウト状（フィルムの進行方向末広がり状）にしておけば
良い、従って、この工程でフィルムの幅方向に伸張させ
る度合いを伸張率としたとき、この伸張率、Ｅ、（％）
は、次の式で定義される。

巳１−（Ｌ２−Ｌｌ　）＋ＬＩ　　Ｘ１００ただし、上
の弐において、Ｌ、はトーアウト状にした一対のテンタ
ーレールの、フィルムの進行方向上流側（トーアウト前
）のレール間隔、Ｌ２はフィルムの進行方向上流側（ト
ーアウト後）のレール間隔を、それぞれ意味する。

この工程操作の目的は、横延伸された二軸延伸フィルム
を幅方向に所定の幅だけ伸張させるに適する上記の温度
まで加熱昇温した際に発生したボーイング現象を、上記
伸張率だけトーアウトすることによって解消しようとす
るものであり、伸張させる時のフィルム温度がＴｍ−４
５℃より低いと、幅方向に伸張させても後続の工程で再
びボーイング現象が発現し、Ｔｍ−５５℃より低いとこ
の傾向が一層顕著になるからであるａまた、伸張させる
時のフィルム温度がＴｍ−３０℃より高いと、この温度
範囲ではフィルムが非常に軟らかいため伸張力がフィル
ムの中央部まで伝達されず効果が少ないうえ、無理に伸
張するとフィルムが破断し易く、Ｔｍ−２０℃より高い
とこの傾向が一層顕著になるからである。

また、上記の温度範囲でのフィルムの伸張率Ｅ、が７％
より小さいとボーイング現象の解消効果が少なく１５％
より小さいと殆ど効果が認められないからであり、１５
％より大きいと伸張時にフィルムが破断し易く、２０％
より大きいとこの傾向が一層顕著になるからである。

Ｂン第２工程： 第１工程で伸張された二軸延伸フィルムを、定幅のまま
で、即ちトーアウトやトーインすることなく、Ｔｍ−２
５℃−Ｔ　ｍ−５℃の範囲、好ましくはＴｍ−２０℃−
Ｔｍ　−１０″Ｃの範囲の温度条件下において、１秒間
以上保持する。

この工程操作の目的は、これに続く第３工程の操作上と
もに、第１工程までの操作によってフィルムに発生した
内部歪を無くし、結晶化度を上げ、寸法安定性を増すこ
とにある。かかる観点からは、第１工程で伸張された二
軸延伸フィルムを直ちに幅方向に弛緩させてやるのがよ
いが、第１工程に引続き直ちに弛緩させたのでは第１工
程でのボーイング現象改良効果が減殺されてしまう。こ
の理由は定かでないが、この工程の上流側と下流側とに
おけるフィルム内面の応力バランスが関係しているもの
と考えられ、定幅のままで保持するこの工程は、これに
続く第３工程の操作を施しても第１工程でのボーイング
現象改良効果を減殺させない、いわゆる緩衝的役割を果
たしているものと推定される。

第２工程では、緩衝的役割とともに結晶化度を高めるた
め定幅に保持する温度条件を上記範囲に設定することが
必要である。

フィルム温度がＴｍ−２０″Ｃより低いと、結晶化度が
高まりにくく、Ｔ　ｍ　−２５℃より低いとこの傾向が
一層顕著になるからであり、また、Ｔｍ−１０℃より高
いと、フィルムが熔融、白化したり破断し易くなり、Ｔ
ｍ−５℃より高いとこの傾向が一層顕著になるからであ
る。

Ｃ）第３工程： 第２工程で熱処理された二軸延伸フィルムを、Ｔｍ−３
５℃−Ｔ　ｍ　−５℃の範囲、好ましくはＴｍ−２５℃
−Ｔｍ−１０℃の範囲の温度条件下にて、フィルムの幅
方向に弛緩率Ｅｇｏ〜Ｅ、　　１５％の範囲、好ましく
は４〜Ｅ、１２％の範囲で弛緩させる。

ここで、二軸延伸フィルムをフィルムの幅方向に所定の
幅だけ弛緩させるには、一対のテンターレールをトーイ
ン状（フィルムの進行方向先細り状）にしておけば良い
。従って、この工程でフィルムの幅方向に弛緩させる度
合いを弛緩率としたとき、この弛緩率Ｅ２　　（％〕は
、次の式で定義される。

Ｅｘ　　−（Ｌｓ　　　Ｌ、ａ　　）＋Ｌｓ　　Ｘ１０
０ただし、上の式において、Ｌ、はトーイン状にした一
対のテンターレールの、フィルムの進行方向上流側（ト
ーイン前）のレール間隔、Ｌ４はフィルムの進行方向上
流側（トーイン後）のレール間隔を、それぞれ意味する
。

この工程操作の目的は、主としてフィルムの結晶化度を
高め、同時に残留する内部歪を無くしようとするもので
あり、弛緩させる時のフィルム温度がＴｍ−２５℃より
低いと、幅方向に弛緩させても結晶化度が高まりにくく
、Ｔｍ−３５℃より低いとこの傾向が強くなるからであ
る。また、弛緩させる時のフィルム温度がＴｍ−１０℃
より高いと、この温度範囲ではフィルムが溶融、白化し
たり、非常に軟らかいため破断し易く、Ｔｍ５℃より高
いとこの傾向が一層顕著になるからである。

また、上記の温度範囲でのフィルムの弛緩率Ｅ２は、結
晶化度を高め、内部歪を無くするという観点からは大き
くするのがよいが、Ｅ＋＋２％より大きくするとボーイ
ング現象を惹起こす傾向が見られ、Ｅ、＋５％より大き
くするとこの傾向が一層顕著になるからである。

なお、この工程での弛緩率Ｅ、は０％であってもよく、
この場合には、第２工程の温度条件のみを上記範囲のな
かから選択して設定し、テンターレールの幅をトーイン
状にしておく必要はない。

本発明方法では、上記の各工程によって順次熱処理した
後、このフィルムを徐冷しつつ連続的に巻き取ることに
よって、製品フィルムを安定して得ることができる。

〔発明の効果］ 本発明は、次のように特別に顕著な効果を奏し、その産
業上の利用価値は極めて大である。

（１）本発明方法によるときは、平面均一性、特に幅方
向に均一な物理的性質を有し十分に熱固定された二軸延
伸ポリアミドフィルムを安定的に得ることができる。

（２）本発明方法によって得られる二軸延伸ポリアミド
フィルムは、幅方向の全域に亘って均一な物理的性質を
有するので、印刷、ラミネート加工、製袋工程での印刷
ピッチのずれや、皺の発生、蛇行等のトラブルを惹起す
ことがなく、包装用基材フィルムとして極めて好適であ
る。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例および比較例により更に詳しく説
明するが、これらの例に限定されないのは勿論である。

なお、以下の例において、二軸延伸フィルムの融点（Ｔ
ｍ）、配向玉軸の角度差、および熱湯収縮歪差は、それ
ぞれ次の方法によって測定した。

フィルムの　占　Ｔｍ パーキンエルマー社製の示差走査熱量計（ＤＳＣＵ型）
を用い、次の条件で測定した。すなわち、試料ホールダ
ーに試料フィルムｌ　Ｏｍｇを充填し、いったん３００
℃まで昇温しで熔融した後、液体酸素中で急冷した。こ
の２冷・固化させた試料を１０℃／分で昇温し、測定さ
れた示差熱曲線より融点を検知した。

口の 日本光学（株）製の偏光顕微鏡を用いて測定した。すな
わち、直交ニコル状態とした偏光顕微鏡の試料台に試料
フィルムをセットし、試料台を回転させて消光位の角度
を読取り、配向主軸の角度を求めた。この配向主軸の角
度を、製品フィルムのフィルム幅方向の中央部と、フィ
ルムの幅両端部の３カ所について測定し、最大値と最小
値との差から配向主軸の角度差を求めた。この配向主軸
の角度差を、ボーイング歪の指標とした。

幾１」０１量１− 製品フィルムより一辺の長さ１５０ｍｍの試料用フィル
ムを切り出し、この試料用フィルムの上に、フィルムの
縦延伸方向に沿った縦標線と横延伸方向に沿った横標線
とよりなる、−辺の長さ１００ｍｍの正方形の線を描い
た試料フィルムを調製した。この試料フィルムを、９５
℃の熱湯中に３０分間浸漬した後これを取り出し、２５
℃、相対湿度５０％の雰囲気で約５時間放置して乾燥さ
せて熱収縮処理後のフィルムを調製した。試料フィルム
上の正方形の二つの対角線の長さと熱収縮処理後のフィ
ルム上の四角形の二つの対角線の長さから両対角線方向
の熱収縮率（％）をそれぞれ算出し、その差を熱収縮率
差とした。上記の熱収縮率差を、製品フィルムの中央部
及び両端部の３カ所より切り出した３個の試料用フィル
ムについて求め、その最大値と最小値との差（％）を熱
湯収縮歪差とし、これをボーイング歪の指標とした。

実施例１〜５、比較例１〜５ 相対粘度が３．５のポリ−ε−カプロアミド（＝菱化成
■製、ツバミツド１０２０　ＣＡ）を、押出機にて２６
０℃の条件で溶融しＴ−ダイよりシート状に押出し、表
面温度が３０℃の冷却回転ドラムの表面に静電ピニング
法にて密ＮＩ象、冷し、厚み１４０μｍの実質的に無定
形で無配向のシートを得た。

このシートをロール式縦延伸機にて、フィルム温度５０
℃の条件で横方向に２．９倍延伸し、この縦延伸フィル
ムを直ちにテンター式横延伸機に導き、フィルム温度を
６５℃に昇温しこの条件で横方向に３．２倍延伸して厚
み１５μｍの二軸延伸フィルムを得、次いでこの二軸延
伸フィルムを、テンタークリップで把持したまま、それ
ぞれ個別に温度設定が可能な第１室〜第７室よりなるテ
ンターの熱処理域において、第１表に示すフィルム温度
条件下で順次熱処理を行い、徐冷して熱処理された二軸
延伸フィルムを巻き取った。なお、上記各個の順次おこ
なった熱処理工程において、フィルムの伸張操作と弛緩
操作とを施した例では、両操作の間にいずれもフィルム
を定幅に１〜３秒間保つ緩衝帯を介在させた。

熱処理前のそれぞれの二軸延伸フィルムを試料とし、前
記方法によってフィルムの融点を測定したところ、すべ
て２２５℃であった。また、得られた熱処理後のそれぞ
れの二軸延伸フィルムを試料とし、前記方法に従ってこ
れらの配向主軸の角度差、及び熱湯収縮歪差を測定した
。これらの結果を、熱処理条件とともに第１表に示す。

第１表より、ポリアミドよりなる無定形で無配向のシー
トを、本発明方法に従って二軸延伸し、熱処理した場合
には、配向主軸の角度差が３０度以下、かつ熱湯収縮歪
差が２．２％以下である、平面均一性、特に幅方向物性
の優れた二軸延伸フィルムを得ることができることが明
らかである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）実質的に無定形で無配向のポリアミドフィルムを
   ４５℃〜６５℃の範囲の温度条件にてロール式縦延伸機
   により２．７〜３．５倍延伸し、次いで５０℃〜９０℃
   の範囲の温度条件にてテンター式横延伸機により３〜５
   倍延伸し、得られた二軸延伸フィルムを、テンタークリ
   ップで把持したまま、次の各工程により順次熱処理する
   ことを特徴とする二軸延伸ポリアミドフィルムの製造方
   法。 Ａ）延伸フィルムを加熱昇温し、Ｔｍ−５５℃〜Ｔｍ−
   ２０℃（ただし、Ｔｍは延伸フィルムの融点（℃）とす
   る。以下同じ）の範囲の温度条件にてフィルムの幅方向
   に伸張率Ｅ＿１５％〜２０％の範囲で伸張させる第１工
   程。 Ｂ）第１工程の処理を受けたフィルムを定幅のままで、
   Ｔｍ−２５℃〜Ｔｍ−５℃の範囲の温度条件にて１秒間
   以上保持する第２工程。 Ｃ）第２工程の処理を受けたフィルムを、Ｔｍ−３５℃
   〜Ｔｍ−５℃の範囲の温度条件にて、フィルムの幅方向
   に弛緩率Ｅ＿２０％〜Ｅ＿１＋５％の範囲で弛緩させる
   第３工程。
2. （２）実質的に無定形で無配向のポリアミドフィルムが
   、ポリ−ε−カプロアミドよりなる、請求項（１）記載
   の二軸延伸ポリアミドフィルムの製造方法。