JPH0637079B2 - 熱可塑性樹脂フイルムの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱可塑性樹脂フイルムの均一な製造方法に係わ
る。更に詳しくは、テンターによって横延伸、熱固定さ
れる際に生じるボーイング現象を抑制し、幅方向に均一
な物理的、化学的及び物理化学的性質を有するフイルム
の製造方法に関する。

（従来の技術） 熱可塑性樹脂フイルム、特に二軸配向されたポリエステ
ル系、ポリアミド系、ポリオレフィン系、ポリビニル系
樹脂、ポリフェニレンサルファイド等のフイルムは、包
装及び工業用途、その他の用途に供せられており、フイ
ルムの幅方向のどの部分でも同じ物性値であることが望
ましい。

しかし、従来の製造方法では製品フイルムの幅方向の物
性を均一にすることは極めて困難であった。この理由
は、テンター内においてフイ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に対し、フイ
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
る端部に対してフイルムの中央部分は遅れが生じること
がわかっている。そして、横延伸と熱固定を連続に同一
のテンターで行う場合において、テンターに入る前のフ
イルムの面上に幅方向に沿って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イルムの進行方向に対
して延伸工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。さらに熱固定工程の領域の始めで凹形の
変形は最大値に達し、このまま曲線は変化しないでその
後のテンターを通過し、テンターを出たフイルムには凹
形の変形が残る。この現象はボーイング現象と称されて
いるものであるが、このボーイング現象はフイルムの幅
方向の物性値を不均一にする原因になっている。

ボーイング現象によって、フイルムの側端部分ではボー
イング線に対して更に縦方向に傾斜した配向主軸が生じ
て、幅方向で配向主軸の角度が異なる傾向がある。この
結果、例えば縦方向の熱収縮率、熱膨張率、湿潤膨張率
等の物性値がフイ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、製袋工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。また、工業用途の一例として、フロッピーディ
スク等のベースフイ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、横延伸と熱固定間に冷却工程を設
ける従来技術としては、特公昭３５−１１７７４号公報
には横延伸と熱固定工程の間に２０℃〜１５０℃の緩和
工程を介在させ、実質冷却工程を設けた製造方法が提案
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
設置するフイルムの製造方法が提案されている。しか
し、この技術ではニップロールを設置する中間帯の温度
がガラス転移点温度以上で、ニップ点でのフイルムの剛
性が低いため改良効果が少ない。また、特公昭６３−２
４４５９号公報には横延伸完了後のフイルムの両端部を
把持しながら中央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、またフイルムが高温であるためロ
ールによる傷が発生するおそれがあり、実用面で制約さ
れる。また、特公昭６２−４３８５６号公報には、横延
伸直後のフイルムをガラス転移点温度以下に冷却した
後、多段に熱固定を行な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
工程でボーイング減少が少ないためか、又は熱固定でボ
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
に熱固定する工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イルム温度を
長時間にわた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。また、本提案も特公昭３５−１１７７４
号公報と同様に冷却工程の長さなどは記載されていな
い。また、特公平１−２５６９４号公報、特公平１−２
５６９６号公報には、フイ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、
この技術ではフイルムの走行方向を逆転させるのにフイ
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） かかる問題点に対し、ボーイング現象を減少せしめて物
性の均一なフイルムを得ることができる効果的な横延伸
及び熱固定にかかわる製造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せしめる手段を検討
して本発明に到達した。

本発明は、少なくとも横方向に延伸された熱可塑性樹脂
フイルムを製造するに際し、横延伸工程と熱固定工程と
の間に下式を満足する冷却工程を設けて、延伸温度以下
に冷却する事を特徴とする熱可塑性樹脂フイルムの製造
方法である。

Ｌ／Ｗ≧１．０ なお、上式において、Ｌは冷却工程の長さ（ｍ）、Ｗは
フイルム幅（ｍ）を意味する。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工程の温度ま
での最も長い箇所までの長さを意味し、フイルム幅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
するものとする。

また、冷却工程の長さＬとフイルム幅Ｗとの比Ｌ／Ｗの
値はテンターの速度に本質的には依存しないが、テンタ
ーの速度が増加すると、フイルムの温度が実質的に効果
のある冷却温度に到達するまでに時間がかかり、本発明
の主旨である冷却工程の長さＬとフイルム幅Ｗの比Ｌ／
Ｗの値が実質的に小さくなる。そこでテンター速度を増
加する場合には、冷却工程の長さＬとフイルム幅Ｗとの
比Ｌ／Ｗの値を大きくするほど効果が向上する。例え
ば、テンター速度を２倍にした場合には、冷却空気の風
速等にもよるが冷却工程の長さＬとフイルム幅Ｗとの比
Ｌ／Ｗの値は、増速前の値の１．５倍以上を選択するこ
とが好ましい。

また、ここで横方向とはフイルムの走行方向に対して直
角方向、縦方向とは走行方向を意味する。

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系樹脂、ナイロン−６、ナ
イロン−６６などのポリアミド系樹脂、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、ポリフ
ェニレンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリ
スルフォン、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ド、
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。

本発明は熱可塑性フイルムを横延伸、熱固定処理する際
に、熱固定前のフイルムを延伸温度以下に冷却し、横延
伸工程によって発生するボーイング現象を減少するもの
であり、この冷却温度は低いほどボーイング現象の減少
の効果が向上し、好ましくはフイルムのガラス転移点温
度以下である。また、冷却工程の長さＬとフイルム幅Ｗ
との比Ｌ／Ｗの値が大きいほどボーイング現象の減少の
効果が向上し、冷却工程の長さＬとフイルム幅Ｗとの比
をＬ／Ｗ≧２．０で冷却工程の長さＬを選択することが
好ましい。さらに好ましくは、Ｌ／Ｗ≧３．０である。

本発明では、縦延伸後横延伸する方法及び横延伸縦延伸
する方法において横延伸、冷却、熱固定工程が連接して
いる場合や、上記工程間に再延伸及び緩和及び定長工程
及びエッヂトリミング工程が含まれる場合は当然含まれ
る。

また、横延伸と熱固定を行なうテンターを切り放す場合
には、大気中でフイルムを走行させるためフイルムは冷
却され、冷却工程の長さＬとフイルム幅Ｗとの比Ｌ／Ｗ
≧１．０を満足さえすれば横延伸と熱固定を別のテンタ
ーで行なうことも本発明に含まれる。

本発明において良好な効果が得られる理由については、
ボーイング現象を回避するのに必要な冷却工程の長さの
決定において、誰もがなしえなかった有限要素法を適用
しうる数式モデルを設定し数値解析によって延伸応力の
伝播を推定可能ならしめ、その結果、冷却工程の長さＬ
とフイルム幅Ｗとの比Ｌ／Ｗ＝１．０で応力伝播は約１
／２になり、Ｌ／Ｗ＝２．０で応力伝播は約１／１０に
なり、Ｌ／Ｗ＝３．０でほとんどゼロになることを計算
値より求め、実機で裏付けし、いかなる場合も適用可能
なことを見いだせたためである。

次に実施例を示す。

（実施例） 第１図は本発明において使用される装置の一例を示した
ものである。Ｔダイ１より押出された熱可塑性樹脂はチ
ルロール２によって急冷されフイルム状に成形される。
そのフイルムはロール延伸機３及び３′によって縦方向
に延伸され、ついでテンター４のクリップ５（図示せ
ず）によってその両端を把持されつつ、予熱ゾーン６を
通って横延伸ゾーン７に入り横延伸される。さらにフイ
ルムは冷却ゾーン８に入り、熱固定ゾーン９及び１０を
通り、熱固定された後クリップ５から外されてテンター
から出て巻取り機１１によって巻取られる。以下、いく
つかの例を挙げて説明する。

実施例１ 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、チルロール上でフイルム状に成形したのちロー
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イルムとした。テン
ター内における温度は、予熱温度を９０℃、延伸温度を
１００℃、その後の冷却温度を４０℃、熱固定温度を２
２０℃とした。その後、通常のようにしてフイルムを巻
き取った。なお、冷却ゾーンの長さＬとフイルム幅Ｗと
の比Ｌ／Ｗ＝１．０とした。

実施例２ 実施例１において、冷却ゾーンの長さＬとフイルム幅Ｗ
との比Ｌ／Ｗ＝２．０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イルムを得
た。

実施例３ 実施例１において、冷却ゾーンの長さＬとフイルム幅Ｗ
との比Ｌ／Ｗ＝３．０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イルムを得
た。

実施例４ 実施例２において、冷却ゾーンの温度を１００℃とする
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
フタレートフイルムを得た。

実施例５ 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、チルロール上でフイルム状に成形したのちロー
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、フイルムを第１
テンターから一旦大気中で冷却した。ついで、第２テン
ターによって熱固定して、通常のようにしてフイルムを
巻き取った。第１テンター内における温度は、予熱温度
を９０℃、延伸温度を１００℃、第２テンター内におけ
る温度は、熱固定温度を２２０℃とした。なお、冷却ゾ
ーン（大気中での冷却）の長さＬとフイルム幅Ｗとの比
は、Ｌ／Ｗ≧３．０に相当する。

比較例１ 実施例１において、冷却工程を行わない以外はすべて実
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
トフイルムを得た。

比較例２ 実施例１において、冷却ゾーンの長さＬとフイルム幅Ｗ
との比Ｌ／Ｗ＝０．７５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イルムを得
た。

実施例６ ナイロン−６樹脂を溶融してＴダイより押出し、チルロ
ール上でフイルム状に成形したのち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、熱固定した二軸配向ナイロン
−６フイルムとした。テンター内における温度は、予熱
温度を６０℃、延伸温度を８５℃、その後の冷却温度を
４０℃、熱固定温度を２３５℃とした。その後、通常の
ようにしてフイルムを巻き取った。なお、冷却ゾーンの
長さＬとフイルム幅Ｗとの比Ｌ／Ｗ＝１．０とした。

実施例７ 実施例６において、冷却ゾーンの長さＬとフイルム幅Ｗ
との比Ｌ／Ｗ＝２．０とする以外は実施例６と同様にし
て二軸配向ナイロン−６フイルムを得た。

実施例８ 実施例６において、冷却ゾーンの長さＬとフイルム幅Ｗ
との比Ｌ／Ｗ＝３．０とする以外は実施例６と同様にし
て二軸配向ナイロン−６フイルムを得た。

比較例３ 実施例６において、冷却工程を行わない以外はすべて実
施例６と同様にして二軸配向ナイロン−６フイルムを得
た。

比較例４ 実施例６において、冷却ゾーンの長さＬとフイルム幅Ｗ
との比Ｌ／Ｗ＝０．５とする以外は実施例６と同様にし
て二軸配向ナイロン−６フイルムを得た。

実施例９ 実施例１において、冷却温度６５℃、冷却ゾーンの長さ
Ｌとフイルム幅Ｗとの比Ｌ／Ｗ＝１．０とする以外は実
施例１と同様にして、ボーイング歪６．０９％の二軸配
向ポリエチレンテレフタレートフイルムを得た。

実施例と比較例の製膜条件とボーイング歪を表１に示
す。なおボーイング歪はテンターにはいる前のフイルム
の表面に直線を描き、最終的に得られたフイルム上で第
２図に示すような弓状に変形しており、この弓形の状況
を、 Ｂ＝ｂ／Ｗ×１００ （％） ここで、Ｂ＝ボーイング歪の量 （％） Ｗ＝フイルム幅（mm） ｂ＝ボーイング線の最大凹量（mm） によって算出した。

（発明の効果） 比較例（冷却を行なわないか、Ｌ／Ｗが１．０以下の場
合）は著しいボーイング現象が発生するが、本発明では
熱可塑性フイルムを横延伸、熱固定する工程において発
生するボーイング現象を抑制し、フイルムの幅方向に均
一な物性を有するフイルムを製造できることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するに使用する装置の一例を概略
断面図で示したものであり、第２図はボーイング歪の算
出方式を示したものである。 図中、１はＴダイ、２はチルロール、３及び３′はロー
ル延伸機、４はテンター、５はテンターのクリップ、６
は予熱ゾーン、７は横延伸ゾーン、８は冷却ゾーン、
９，１０は熱固定ゾーン、１１は巻取り機をそれぞれ示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも横方向に延伸された熱可塑性樹
   脂フイルムを製造するに際し、横延伸工程と熱固定工程
   との間に下式を満足する冷却工程を設けて、延伸温度以
   下に冷却する事を特徴とする熱可塑性樹脂フイルムの製
   造方法。 Ｌ／Ｗ≧１．０ なお、上式において、Ｌは冷却工程の長さ（ｍ）、Ｗは
   フイルム幅（ｍ）を意味する。