JPH07100916A - 高品質二軸配向ポリアミドフイルムおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 巾方向に均一な物理的、化学的性質を有する
ポリアミドフイルムを提供することにある。 【構成】 任意のフイルム巾での吸湿歪み差とマイクロ
波によって測定される分子配向角の差とが式を満足する
二軸配向ポリアミドフイルム。 【数１】 なお、数１式において、Ｗ_F （ｍ）は任意のフイルム巾
を、Δεはフイルムの吸湿歪み差（％）を、Δθ_ORは任
意の２点でのマイクロ波によって測定される分子配向角
の差（°）を意味する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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ポリアミドフイルム及びその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリアミドフイルムは、包装用途および
その他の用途に供せられており、フイルムのどの部分で
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、フイルムの中央部分とフイルムの
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−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（フイル
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、フイルムの中央部は把持手段の影
響が低く拘力が弱くなり、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
分では遅れが生じることが分かっている。

【０００３】そして、横延伸と熱固定とを連続に同一の
テンタ−で行う場合において、テンタ−に入る前のフイ
ルムの面上に幅方向に沿って（フイ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−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。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−を通過
し、テンタ−を出たフイルムには凹型の変形が残る。こ
の現象がボ−イング現象と称されているものであるが、
ボ−イング現象がフイ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。

【０００４】ボ−イング現象によってフイルムの幅方向
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イルムの幅方向で異なってくる。
このボ−イング現象によって、包装用途の一例として、
印刷ラミネ−ト加工、製袋工程等において印刷ピッチず
れ、斑の発生、カ−リング、蛇行などのトラブルの原因
になっている。

【０００５】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３５−１１７７４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−イング現象の減少の効果も全く不明である。更
に、ボ−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−ル群を設置するフイルムの製造
法が提案されている。しかし、この技術ではニップロ−
ルを設置する中間帯の温度がガラス転移温度以上で、ニ
ップ点でのフイ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６３−２４４５９号公報には横
延伸終了後のフイ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−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。

【０００６】しかし、この技術ではニップロ−ルをテン
タ−内の高温領域に設置する必要があり、この場合、ロ
−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フイルム表面にロ−ルによる傷が
発生する恐れがあり、実用面で制約される。さらに、本
提案はポリエステルフイルムが対象であり、ポリアミド
フイルムに対してはその効果が不明である。

【０００７】又、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
工程でのボ−イング減少が少ないためか、又は熱固定工
程でボ−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−内の雰囲気温度やフイルム
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、この提案も特公昭３５−１１７
７４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。さらに、この提案はポリエステルフイルムが対象
であり、ポリアミドフイルムに対してはその効果が不明
である。

【０００８】更にまた、特開昭６２−１８３３２７号公
報には縦延伸後、テンタ−で横延伸、熱処理するフイル
ムの製造方法において、横延伸ゾ−ンと熱処理ゾ−ンと
の間に側端部分のみをガラス転移点以上熱処理温度以下
の温度の予熱ゾ−ンを設置する技術が提案されている。
が、この技術では予熱ゾ−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、フイルム温度を
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、この提案の実施例ではこの予熱ゾ−
ンの長さがフイルム幅の半分と短いことから、予熱ゾ−
ンによるボ−イング低減の効果が少ないであろうと推測
される。

【０００９】又、特開平１−１６５４２３号公報には横
延伸後のポリエステルフイルムを横延伸温度以下に冷却
した後、多段に昇温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６２
−４３８５６号公報の場合と同様に冷却工程でのボ−イ
ング減少が少ないためか、又は熱固定工程でボ−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−内の雰囲気温度やフイ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、この提案では冷却工程の長さがフイルム幅の
２分の１以上が好ましいとの記載があるが、この根拠が
定かではなく、この程度の冷却工程の長さや温度ではボ
−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。さらに、この提案はポリエステルフイルムが対象で
あり、ポリアミドフイルムに対してはその効果が不明で
ある。

【００１０】又、特公平１−２５６９４号公報、特公平
１−２５６９６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。このように、ボ−イング現象を減少させる試み
はこれまで行われてきているが、これらの提案は製造方
法や装置に関するもので、ポリアミドフイルムの非晶部
の配向性に注目した発明は行われていない。本発明は、
ポリアミドフイルムの非晶部の配向性に注目して、包装
用途やその他の用途に問題のないフイルムに関するもの
である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】かかる問題に対し本発
明は、幅方向に物性差の少ない二軸配向ポリアミドフイ
ルムとそれの工業的に有利な製造方法を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、様々な方
法で製造した二軸配向ポリアミドフイルムを種々の解析
・評価研究を行い、これらの研究の中から吸湿による図
柄歪み等の少ない二軸配向ポリアミドフイルムとそれの
製造方法を見いだした。本発明は、任意のフイルム巾で
の吸湿歪み差とマイクロ波によって測定される分子配向
角の差とが（１）式を満足することを特徴とする二軸配
向ポリアミドフイルムとそれの製造方法に関するもので
ある。

【００１３】

【数２】

【００１４】なお、数２式において、Ｗ_F は任意のフイ
ルム巾を、Δεはフイルムの吸湿歪み差（％）を、Δθ
_ORは任意の２点でのマイクロ波によって測定される分子
配向角の差（°）を意味する。ここで、便宜上、分子配
向角は縦方向に対して時計回りの方向をプラス（＋）と
し、縦方向に対して反時計回りの方向をマイナス（−）
とする。

【００１５】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
適用されるポリアミド系樹脂としては、ナイロン−６、
ナイロン−６，６などの脂肪族系ポリアミド樹脂、ポリ
メタキシリレンアジパミドなどの芳香族系ポリアミド樹
脂、イソフタル酸とヘキサメチレンジアミンから成る半
芳香族アモルファスナイロンなど、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。

【００１６】本発明において、以下の方法で測定された
縦方向に対して時計回りの４５°方向（以下、ａ方向と
表す）のフイルムの吸湿伸び率と縦方向に対して反時計
回りの４５°方向（以下、ｂ方向と表す）のフイルムの
吸湿伸び率の差の絶対値である吸湿歪み（ε）をフイル
ムの巾方向にＷ_F ［ｍ］離れた任意の２点で測定して求
め、これら２点間の吸湿歪みεの差の絶対値を吸湿歪み
差（Δε）と定義した。

【００１７】以下、吸湿歪みεの測定方法を具体的に説
明する。ロ−ル状に巻き取られたポリアミドフイルムの
表層部を除去して、内部より全巾の試料をサンプリング
した後すぐに３０℃×１. ０mmHg以下に調整された真空
乾燥機を用いて、６時間試料を乾燥し、それを取り出し
てすぐにデシケ−タに入れて、２０℃×３０％ＲＨの部
屋で２４時間調整した後、生産時のフイルムの進行方向
（ＭＤ方向）に対して、目標の個所（通常は、中央と両
端部）に時計回りに４５°方向（以下ａ方向と表す）と
反時計回りに４５°方向（以下ｂ方向と表す）に一定長
さＬ₀(a), Ｌ₀(b)の標線を入れ、その後、その標線の入
れられた試料を３０℃×８０％ＲＨの部屋で２４時間調
整した後、ａ方向とｂ方向の標線の長さＬ₁(a)、Ｌ₁(b)
を測定し、その変化率の絶対値δ(a) 及びδ(b) を下式
より求め、それをａ方向及びｂ方向の吸湿伸びと定義
し、これらの吸湿伸びδ(a) とδ(b) との差の絶対値を
吸湿歪みεと定義した。また、ある任意の２点での吸湿
歪みεの差の絶対値を吸湿歪み差Δεと定義した。

【００１８】

【数３】

【００１９】また、本発明の効果の確認のための吸湿図
柄歪みの測定方法は以下の通りである。ロ−ル状に巻き
取られたポリアミドフイルムの表層部を除去して、内部
より全巾の試料をサンプリングした後すぐに３０℃×
１. ０mmHg以下に調整された真空乾燥機を用いて、６時
間試料を乾燥し、それを取り出してすぐにデシケ−タに
入れて、２０℃×３０％ＲＨの部屋で２４時間調整した
後、目標の個所（通常は、中央と両端部）に円のマ−ク
を入れ、その後、そのマ−クの入れられた試料を３０℃
×８０％ＲＨの部屋で２４時間調整した後、そのマ−ク
の変形状態を目視判定し、変化の少ないほうから◎，
○，△，×の４段階で評価し、この評価を吸湿図柄歪み
と定義した。

【００２０】一方、本発明において、マイクロ波を用い
て非晶鎖の配向性を評価することができる装置である神
崎製紙社製の分子配向計（ＭＯＡ−２００１Ａ）を用い
て、フイルムの巾方向にＷ_F ［ｍ］離れた任意の２点で
測定して分子配向角を求めた。そして、これら２点間の
分子配向角の絶対値の最大と最小の差を算出し、この値
を分子配向角の差（Δθ_OR）と定義した。

【００２１】一般に、フイルムの物性はフイルムの結晶
部のみだけでなく、非晶部の状態によっても規定され、
特にポリアミドフイルムの沸水収縮率や熱収縮率等の熱
収縮挙動はこの非晶部の状態によって左右されると言わ
れている。そこで、分子配向状態の測定については、マ
イクロ波を利用した非晶鎖の配向性を評価する装置を用
いた。この評価法により、包装用途において印刷ラミネ
−ト加工、製袋工程等での印刷ピッチずれ、カ−リン
グ、斑の発生や蛇行などのトラブルの原因になっている
熱収縮率等の物性値の異方性と、マイクロ波による分子
配向状態との関係を明確にして、数１（数２）式の関係
を満足する二軸配向ポリアミドフイルムが包装用やその
他の用途として優れた特性、例えば製袋あるいはラミネ
−ト時の湿度による印刷時のずれ等の問題のないフイル
ムであることを見出して、本発明に至った。

【００２２】本発明において、吸湿歪み差（Δε）と分
子配向角の差（Δθ_OR）の積が１０. ０以下の二軸配向
ポリアミドフイルムは印刷ずれが比較的少ないが、好ま
しくは６. ０以下が、更に好ましくは４. ０以下が良
い。

【００２３】本発明の製造方法について、以下に説明す
る。この（１）式を満足する二軸配向ポリアミドフイル
ムを、下記に示す一種あるいは二種以上の製造方法を組
み合わせることにより、製造することができる。すなわ
ち、実質的に未配向のポリアミドフイルムを、相対湿度
６０％以上の環境下でガラス転移点より１０℃以上の温
度で横方向に３倍以上延伸した後、縦方向に更に３倍以
上延伸し、次いで熱固定することを特徴とすることを特
徴とする二軸配向ポリアミドフイルムの製造方法で、横
延伸時の相対湿度が高いほど好ましいが、９５％以上に
なるとフイルム表面で水分の結露の発生が見られ、フイ
ルムの透明性や外観等に欠点が生じて好ましくないの
で、７０〜９０％の相対湿度の環境下で横延伸を行うこ
とが好ましい。

【００２４】また、別の（１）式を満足する二軸配向ポ
リアミドフイルムの製造方法として、二軸方向に配向し
たポリアミドフイルムを熱固定するに際し、縦方向に弛
緩させながら又は／及び９５℃以上の水蒸気で加熱処理
しながら熱固定することを特徴とする二軸配向ポリアミ
ドフイルムの製造方法がある。この製造方法において、
フイルムを縦方向に弛緩させながら、熱固定することに
より、巾方向に均一に収縮させることができ、実質的に
巾方向に物性差の少ないフイルムを得ることができる。
この縦方向の緩和率は、弛みを生じない程度が良く、好
ましくは１０％以下、更に好ましくは５％以下が良い。
また、熱固定する際には、ポリアミドフイルムにおいて
は、９５℃以上の水蒸気で加熱処理する方が、その効果
を得やすく、式を満足する二軸配向ポリアミドフイルム
を製造しやすい。なお、熱固定の温度は高いほど効果的
であるが、余り高すぎるとロ−ル表面での粘着が発生し
やすいので、セラミックをコ−ティングしたロ−ルのみ
で熱固定を行う場合は、好ましくはフイルムの融点より
２０℃以下が良い。

【００２５】また、熱固定の方法として、ロ−ルだけで
なく、縦方向に弛緩させることができる方法であれば、
その方法を限定するものではなく、例えば、クリップ間
隔が漸次変化するようなテンタ−を用いたり、あるいは
エアーキャンと呼ばれるような加熱気体が吹き出すロー
ルなどを用いてもも差し支えない。また、熱固定の加熱
方法としても、ロ−ルのような接触加熱の方法でも赤外
線加熱装置などによる非接触加熱の方法でも良く、特に
その加熱方法を限定していないが、非接触加熱法を用い
れば、粘着の問題が回避でき、既述のフイルムの融点よ
り２０℃以下の温度よりも高い温度で熱固定することが
できる。

【００２６】また、他の（１）式を満足する二軸配向ポ
リアミドフイルムの製造方法として、縦方向又は／及び
横方向に延伸するに際し、少なくとも１. ０重量％以上
の水を含水させた無配向あるいは一軸配向ポリアミドフ
イルムを用いることを特徴とする二軸配向ポリアミドフ
イルムの製造方法がある。この製造方法において、含水
量は多いほど、分子鎖の可動性は増すので、延伸応力が
低下して、数１（数２）式を満足する二軸配向ポリアミ
ドフイルムを得やすくなるが、水分が余りに多く、飽和
含水率以上の水分を含ませると、フイルム表面に付着水
が存在するため、温度斑が生じ、それにより延伸斑が発
生し、均一なフイルムを得ることができなくなる。一
方、フイルムの含水率が低すぎると、例えば、１. ０重
量％未満であるとその効果を十分に発揮できない。そこ
で、フイルムの含水率は、１. ０重量％以上でしかも該
フイルムの飽和含水率以下が好ましい。

【００２７】これらの製造方法を単独あるいは組み合わ
せることにより、（１）式を満足する二軸配向ポリアミ
ドフイルムを製造することができるが、必ずしもこれら
の方法に限定されるものではない。本発明の中で用いら
れている「縦方向」とは製造時のフイルムの「進行方
向」と同義であり、また一方、「横方向」と「幅方向」
とは同義であり製造時のフイルムの進行方向と直角な方
向を意味する。

【００２８】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、以下の例に限定されるものではない。 実施例１ ナイロン−６樹脂を溶融してＴダイより押出し、チルロ
−ル上でフイルム状に成形した後、テンタ−によって横
方向に３. ４倍延伸し、次いでロ−ル延伸機によって縦
方向に３．４倍延伸し、その後熱固定し、二軸配向ナイ
ロン−６フイルムを得た。テンタ−内においては、フイ
ルムを６０℃で予熱し、次いで相対湿度７０％の環境下
８５℃で延伸し、その後該フイルムを２２０℃で熱処理
し、更に２１０℃で横方向に３％緩和させながら、熱処
理した後、１００℃までフイルムを冷却した。その後、
該フイルムをクリップからはずし、ロールで縦方向に緩
和・熱固定させた後、通常のようにしてフイルムを巻き
取った。

【００２９】実施例２ 実施例１において、得られた二軸配向ナイロン−６フイ
ルムを更に１９５℃で縦方向に５％緩和させる以外は実
施例１と同様にして、二軸配向ナイロン−６フイルムを
得た。

【００３０】実施例３ 実施例１において、縦方向に延伸する前の実質的に未配
向のフイルムを水に浸漬させる以外は実施例１と同様に
して、二軸配向ナイロン−６フイルムを得た。

【００３１】実施例４ 実施例１において、横方向に延伸する前の縦方向に一軸
配向させたフイルムを水に浸漬させる以外は実施例１と
同様にして、二軸配向ナイロン−６フイルムを得た。

【００３２】実施例５ 実施例４において、得られた二軸配向ナイロン−６フイ
ルムを更にロ−ルで縦方向に８％緩和させる以外は実施
例４と同様にして、二軸配向ナイロン−６フイルムを得
た。

【００３３】実施例６ 実施例５において、ロ−ルで縦方向に緩和・熱固定させ
る際に９５℃以上の水蒸気で加熱処理させる以外は実施
例５と同様にして、二軸配向ナイロン−６フイルムを得
た。

【００３４】比較例１ ナイロン−６樹脂を溶融してＴダイより押出し、チルロ
−ル上でフイルム状に成形した後、ロ−ル延伸機によっ
て５５℃で縦方向に３. ４倍延伸し、その後テンタ−に
よって横方向に３. ４倍延伸し、次いで熱固定し、二軸
配向ナイロン−６フイルムを得た。テンタ−内において
は、フイルムを９０℃で予熱し、次いで１００℃で延伸
し、その後、該フイルムを２２０℃で熱処理し、更に２
１０℃で横方向に３％緩和させながら、熱処理した後、
１００℃までフイルムを冷却した。その後、クリップか
ら外して通常のようにしてフイルムを巻き取った。

【００３５】比較例２ 比較例１において、横延伸した後、該フイルムをフイル
ム巾と同じ長さの４０℃の冷却工程で一旦冷却する以外
は全て比較例１と同様にして二軸配向ナイロン−６フイ
ルムを得た。以上実施例１〜６、比較例１〜２の主条件
及び特性を表１に示す。

【００３６】

【発明の効果】本発明のポリアミドフイルムは吸湿図柄
歪みが極めて少ないポリアミドフイルムであり包装用材
料として有用であることがわかる。

【００３７】

【表１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 伸二 福井県敦賀市東洋町10番24号 東洋紡績株 式会社フイルム研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 任意のフイルム巾での吸湿歪み差とマイ
   クロ波によって測定される分子配向角の差とが式を満足
   する二軸配向ポリアミドフイルム。 【数１】 なお、数１式において、Ｗ_F （ｍ）は任意のフイルム巾
   を、Δεはフイルムの吸湿歪み差（％）を、Δθ_ORは任
   意の２点でのマイクロ波によって測定される分子配向角
   の差（°）を意味する。
2. 【請求項２】 請求項第１項記載の二軸配向ポリアミド
   フイルムの製造方法において、実質的に未配向のポリア
   ミドフイルムを、相対湿度６０％以上の環境下でガラス
   転移点より１０℃以上の温度で横方向に３倍以上延伸し
   た後、縦方向に更に３倍以上延伸し、次いで熱固定する
   二軸配向ポリアミドフイルムの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項第１項記載の二軸配向ポリアミド
   フイルムの製造方法において、二軸方向に配向したポリ
   アミドフイルムを熱固定するに際し、縦方向に弛緩させ
   ながら又は／及び９５℃以上の水蒸気で加熱処理しなが
   ら熱固定することを特徴とする二軸配向ポリアミドフイ
   ルムの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項第１項記載の二軸配向ポリアミド
   フイルムの製造方法において、横方向又は／及び縦方向
   に延伸するに際し、少なくとも１．０重量％以上の水を
   含水させた実質的に未配向あるいは一軸配向ポリアミド
   フイルムを用いることを特徴とする二軸配向ポリアミド
   フイルムの製造方法。