JPH0780928A - プラスチックフィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】少なくとも横方向に延伸したプラスチックフィ
ルムの製造方法において、横延伸される前の結晶化度が
１５％〜５０％の範囲にあり、横延伸温度が、プラスチ
ック樹脂の昇温結晶化温度Ｔcc以上、融点Ｔｍ以下であ
ることを特徴とするプラスチックフィルムの製造方法。 【効果】ボーイングの顕著に改善されたプラスチックフ
ィルムを得ることができ、品質の向上、および、生産性
の向上に寄与できる。また、熱処理工程の省略による大
幅なコストダウン、省エネルギー、また、熱処理工程を
設けた場合、大幅に熱収縮率を小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は少なくとも横方向に延伸
したプラスチックフィルムの製造方法に関わるものであ
る。更に詳しく言えば、熱収縮率が小さく、また、横延
伸と熱処理を施すことによって生じる、ボーイング現
象、すなわち幅方向での物性の異方性を低減し、かつま
た、熱処理工程を省略して、工程簡略化によるコストダ
ウンを図ることのできる、少なくとも横方向に延伸した
プラスチックフィルムの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックフィルムは、その価格、軽
さなど多くのメリットを持ち合わせるために、さまざま
な分野で利用されている。特にポリエステルフィルム
は、その優れた機械的性質、熱的性質に対して価格が安
いことから、さまざまな用途分野で利用されている。し
かしながら、延伸により各種特性の付与をするため、横
方向に延伸する工程において、すなわち、テンタ内にお
いて、いわゆるボーイング現象のために、フィルムの幅
方向で物性の異方性が生じるという問題がある。ここで
言うボーイング現象とは、テンタに入る前に、幅方向に
引いた直線が、テンタを出ると、フィルム中央部が遅れ
た弓形に湾曲するというものである。このボーイング現
象により、配向の主軸の傾きが幅方向で異なり、そのた
めに強度、寸法安定性などが幅方向で変化してしまう。
このことによって、印刷加工時のずれ、蛇行、カールな
ど、また、フロッピーディスクのベースフィルムとして
は装置内でのそりなどによる記録特性低下などのトラブ
ルが生じる。

【０００３】このボーイング現象は、従来の配向フィル
ムの製造工程である、横延伸と熱処理工程を同一のテン
タで、連続に行なうことに起因している。このために、
横延伸と熱処理の間で緩和を行なう技術（特公昭３５−
１１７７４号公報）、狭幅ニップロールによってフィル
ム中央部を強制的に前進させる技術（特公昭６３−２４
４５９号公報）、横延伸と熱処理工程の間にニップロー
ル群を設ける技術（特開昭５０−７３９７８号公報）な
どが検討されている。

【０００４】なかでも、特開平３−１９３３２８号公
報、特開平３−２１６３２６号公報などで示されるよう
に、ある長さ以上の冷却工程を横延伸と熱処理工程の間
に設ける手法により、ボーイングがかなり低減されると
考えられるが、筆者らの検討の結果では、その効果がま
だ十分でない。また、熱処理工程における熱処理効果が
緩和され、熱収縮率が大きくなるなどの問題点も存在す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、ボーイン
グによる幅方向での物性の異方性の改善に対する要求は
強いのに対し、その各種検討によるボーイングの減少効
果が十分でないという問題点がある。

【０００６】本発明は、このような問題点に対し、ボー
イング現象を低減し、幅方向で物性の均一なフィルムを
得るための、しかも熱収縮率が小さく、また、工程を簡
略化してコストダウンを図るための、少なくとも横延伸
されたプラスチックフィルムの製造方法を提供すること
を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
プラスチックフィルムの製造方法は、少なくとも横方向
に延伸したプラスチックフィルムの製造方法において、
横延伸される前の結晶化度が１５％〜５０％の範囲にあ
り、横延伸温度が、プラスチック樹脂の昇温結晶化温度
Ｔcc以上、融点Ｔｍ以下であることを特徴とするプラス
チックフィルムの製造方法である。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明で言うプラスチック樹脂とは、いわ
ゆる熱可塑性樹脂、すなわち、熱をかけることにより樹
脂が軟化し、塑性加工を施すことが可能な樹脂を言う。
ただし、結晶化度を１５％〜５０％の範囲にすることの
できる結晶性の熱可塑性樹脂である必要がある。例を挙
げれば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペ
ンテンなどに代表されるポリオレフィン樹脂、ナイロン
６６、ナイロン６などに代表されるポリアミド樹脂、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンナフタレートなどに代表されるポリエ
ステル樹脂、その他、スチレン系樹脂、ポリアセタール
樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂などが挙げられ
る。また、これらの樹脂のホモポリマであってもよい
が、結晶性を損なわない範囲で共重合体でも良い。

【００１０】また、このプラスチックの中には、公知の
各種添加剤、例えば、酸化防止剤、帯電防止剤、結晶核
剤、無機粒子などが添加されていてもよい。

【００１１】また、本発明においては、特にポリエステ
ル樹脂が、その優れた機械的性質、熱的性質などの面か
ら、本発明における製造方法を適用することが好まし
い。ポリエステルとは、ジオールとジカルボン酸とから
縮重合により得られるポリマであり、ジカルボン酸とし
ては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタ
レンジカルボン酸、アジピン酸、セバチン酸などで代表
されるものであり、また、ジオールとは、エチレングリ
コール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリ
コール、シクロヘキサンジメタノールなどで代表される
ものである。具体的には例えば、ポリメチレンテレフタ
レート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラメチ
レンテレフタレート、ポリエチレン−ｐ−オキシベンゾ
エート、ポリ−１，４−シクロヘキサンジメチレンテレ
フタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレートなど
があげられる。もちろん、これらのポリエステルは、ホ
モポリマであっても結晶性を損なわない範囲でコポリマ
であっても良く、共重合成分としては、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、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があげられる。本
発明の場合、特に、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
エチレン−２，６−ナフタレートが機械的強度、耐熱
性、耐薬品性、耐久性などの観点から好ましい。

【００１２】本発明における少なくとも横方向に延伸し
たフィルムとは、フィルムの長手と直角な方向に、テン
タにより延伸を行ったフィルムを言う。もちろん、二軸
に延伸していても良く、縦方向、横方向に複数回延伸処
理を施したものも含まれる。具体的には、溶融押出し、
実質的に無配向なフィルムを、横方向に延伸するもの、
あるいは、縦方向に延伸後、横方向に延伸するもの、ま
た、縦方向の延伸、横方向の延伸を複数回組み合わせて
行ってもよい。さらに、縦方向、横方向同時に延伸を行
ってもよい。なお、本発明においては、以降、横延伸と
言った場合、同時二軸延伸も含め、テンタによる延伸を
指すものとする。

【００１３】さて、本発明においては、横延伸される前
の結晶化度が１５％〜５０％の範囲にある必要がある。
好ましくは、２５％〜４０％の範囲である。さらに好ま
しくは、３０〜４０％の範囲である。結晶化度が１５％
未満の場合、従来公知の延伸方法と変わることがなく、
ボーイング現象の低減、熱収縮率の低減などの効果を望
むことはできない。また、結晶化度が５０％を超える場
合、本発明の製造方法をもってしても横延伸することが
できずにフィルムの破れや不均一な延伸現象を引き起こ
す。

【００１４】本発明においては、横延伸温度がプラスチ
ック樹脂の昇温結晶化温度Ｔcc以上、融点Ｔｍ以下であ
る必要がある。好ましくは、（Ｔcc＋１０℃）以上、
（Ｔｍ−２０℃）以下である。従来公知の技術は、横延
伸される前の結晶化度が１５％未満のものをＴcc未満の
温度で延伸するものであった。このＴcc未満の温度領域
では、結晶化度が１５％以上の場合、横延伸することが
できず、フィルム破れや不均一な延伸現象となってしま
う。また、Ｔcc以上の温度で横延伸することは、さらな
る結晶化を進め、さらに横延伸性を悪化させると考えら
れてきた。ところが、筆者らの鋭意検討の結果、結晶化
度が１５％以上の場合でも、Ｔcc以上、Ｔｍ以下の温度
領域で延伸することにより、均一な横延伸が可能なばか
りか、驚くべきことに、ボーイング現象の低減や、熱収
縮率の低減などの効果が存在することを発見した。ここ
で、横延伸温度がＴcc未満の場合、前述したように横延
伸することが不可能であり、Ｔｍを超える温度領域で
は、樹脂が溶融してしまいフィルムの形態を保つことが
できない。

【００１５】さて、本発明においては、前述したような
横延伸を施した後に、熱処理を施すことも好ましい。こ
の場合、この熱処理工程は、テンタにおいて横延伸、あ
るいは同時二軸延伸を施した後に、そのテンタ内で引き
続いて行われ、その温度は、（横延伸温度−１０℃）以
上、融点Ｔｍ以下が好ましい。さらに好ましくは、横延
伸温度以上、（Ｔｍ−２０℃）以下である。この場合、
横延伸を施した段階で、従来公知の横延伸および熱処理
を施したフィルム並みの熱収縮率に抑えられているもの
に、さらに熱処理を施すことで、従来フィルムよりはる
かに小さな熱収縮率に抑えることが可能となる。この
際、熱処理温度が（横延伸温度−１０℃）未満の場合、
熱処理の効果が現れず、また、融点以上では、フィルム
が溶融し、フィルムの形態を保てない。また、熱処理時
間は、０．５秒〜３０秒が好ましい。本発明の横延伸に
より特殊な結晶構造が生成されていると考えられ、０．
５秒という比較的短時間の熱処理でも熱収縮率の低減効
果が発現され、また、３０秒という比較的長時間の熱処
理でも、球晶の成長によりフィルムが脆くなるといった
ことは見られない。しかしながら、０．５秒未満では、
効果が小さく、３０秒以上熱処理を施しても効果の増大
は見られることはないので、３０秒以上の熱処理は、省
エネルギーの面から無駄である。

【００１６】また、本発明においては、前述したような
横延伸を施した後に、熱処理することなく冷却すること
も好ましい。すなわち、前述したように、本発明の横延
伸を施した段階で、従来公知の横延伸および熱処理を施
したフィルム並みの熱収縮率に抑えられているために、
横延伸後、熱処理を施さずに冷却した場合でも、従来並
みの熱収縮率のフィルムが得られるばかりか、熱処理工
程を省略することによる工程簡略化のコストダウン、お
よび、省エネルギの効果が得られるものである。

【００１７】さて、本発明において、横延伸前に結晶化
度を１５％〜５０％とする方法として、熱処理による方
法が好ましく用いられる。この場合、加熱ロールによる
熱処理、オーブンによる熱処理、熱風による浮上熱処
理、テンタによる熱処理、熱媒中を通すことによる熱処
理など各種方法によることが可能である。いずれの方法
でも、プラスチック樹脂のＴcc近傍の温度で、適宜な時
間熱処理を施すことで達成される。

【００１８】一方、横延伸前に結晶化度を１５％〜５０
％とする方法として、縦延伸を用いることも好ましく行
われる。この場合、プラスチック樹脂に見合った公知の
温度で、公知の延伸倍率の縦延伸を施すことにより達成
される。前述した熱処理による方法は、比較的縦方向の
配向の低いフィルムを必要とする場合に用いられ、縦延
伸による方法は、縦方向の配向の高い、縦方向の強度の
強いフィルムを必要とする場合に用いられる。

【００１９】また、本発明においては、縦延伸と熱処理
を組み合わせることにより、結晶化度を１５％〜５０％
とすることも好ましい。縦延伸によりある程度配向を進
めることにより、フィルムの結晶化速度が高まり、その
後の熱処理を比較的低温、かつ短時間で該範囲の結晶化
度を得ることが可能となる。

【００２０】次に本発明の製造法について説明するが、
かかる例に限定されるものではない。

【００２１】プラスチック樹脂として、ポリエチレンテ
レフタレートのペレットを真空下で十分に乾燥を行う。
このペレットを、２７０〜３００℃の温度に加熱された
押出機に供給し、Ｔダイよりシート状に押し出す。

【００２２】この溶融されたシートを、ドラム表面温度
２５℃に冷却されたドラム上に静電気力で密着固化し、
非晶状態の未延伸フイルムを得る。二軸に配向させる場
合は、該未延伸フィルムを、８０〜１２０℃の加熱ロー
ル群で加熱し縦方向に２〜７倍一段もしくは多段階で縦
延伸し、２０〜５０℃のロール群で冷却する。

【００２３】このフィルムを横延伸する前に、必要な結
晶化度まで結晶化させるために、１００〜１５０℃に加
熱された加熱ロールで熱処理を施し、結晶化を進める。
あるいは、フイルムの両端をクリップで把持しながらテ
ンタに導き、１００〜１５０℃に加熱された熱風雰囲気
中で熱処理を施し、結晶化を進める。

【００２４】続いて、横延伸を行う。該結晶化フィルム
の両端をクリップで把持しながらテンタに導き、１５０
〜２４０℃に加熱された熱風雰囲気中で横方向に２〜５
倍に横延伸する。

【００２５】こうして二軸延伸されたフイルムを必要に
応じて熱処理を行なう。熱処理を行う場合は、１５０〜
２４０℃に加熱された熱風雰囲気中で、必要に応じて弛
緩処理を施しながら熱処理を施し、均一に徐冷し室温ま
で冷却して巻きとる。

【００２６】

【物性値の評価法】

（１）昇温結晶化温度Ｔcc、融点Ｔｍ マックサイエンス社製示差走査熱量計ＤＳＣ３１００を
用いて、サンプルを３００℃で５分保持し、液体窒素急
冷した後、昇温速度２０℃／分で昇温結晶化温度Ｔcc及
び融点Ｔｍを測定した。

【００２７】（２）フィルムの結晶化度 ２５℃に管理された恒温水槽にｎ−ヘプタンと四塩化炭
素からなる密度勾配管を作製し、フィルムを５×５ｍｍ
程度の大きさにサンプリングして投入、２４時間後に位
置を読みとり密度ｄを測定した。この密度から、そのフ
ィルムポリマの非晶密度ｄａ、結晶密度ｄｃを用いて、 結晶化度（％）＝［（ｄ−ｄａ）／（ｄｃ−ｄａ）］×
１００ とした。ポリマがポリエチレンテレフタレートの場合、
ｄａ＝１．３３５（ｇ／ｃｃ）、ｄｃ＝１．４５５（ｇ
／ｃｃ）を用いた。

【００２８】（３）フィルムの熱収縮率 フィルムを１０ｍｍ幅、２５０ｍｍ長にサンプリングし
約２００ｍｍの間隔をおいて、標点をつける。この標点
間距離を正確に測定し、Ｔｏ（ｍｍ）とする。このサン
プルを無荷重下で１５０℃の熱風オーブン中に３０分間
放置後、室温で冷却する。十分冷却後に、標点間距離Ｔ
（ｍｍ）を再度測定し、 熱収縮率（％）＝［（Ｔｏ−Ｔ）／Ｔｏ］×１００ とした。

【００２９】（４）ボーイング 横延伸工程に入る前のフィルムに、横方向の直線を油性
インクにて引いておき、横延伸、熱処理が終わった後の
その線のゆがみから評価した。すなわち、熱処理後のフ
ィルム上の線の両端を直線でつなぎ、ゆがんだ線と後か
ら引いた直線との間隔の最大値をボーイング量（ｍｍ）
とした。

【００３０】

【実施例】本発明を実施例に基づいて説明する。

【００３１】実施例１ ポリエチレンテレフタレート（極限粘度０．６５、昇温
結晶化温度１４２℃、融点２５６℃）のペレットを１８
０℃で３時間真空乾燥した後に、２７０℃〜３００℃に
加熱された押出機に供給し、Ｔダイよりシート状に成形
した。さらにこのフィルムを表面温度２５℃の冷却ドラ
ム上に静電気力で密着固化した未延伸フィルム得た。

【００３２】この未延伸フィルムを、７０〜９５℃に加
熱したロール群に導き、３．３倍縦延伸し、５０℃〜２
５℃のロール群で冷却した。

【００３３】続いて、このフィルムを１４０℃に加熱さ
れたロール群で５秒間の熱処理を施した後、フィルムの
両端をクリップで把持しながらテンタに導き２００℃に
加熱された雰囲気中で３．４倍横延伸した。その後均一
に徐冷後、室温まで冷却して巻き取り、厚み１２μｍの
二軸配向フィルムを得た。

【００３４】得られたフィルムの物性は表１の通りであ
る。横延伸前の結晶化度は３２％で、ボーイング量は７
ｍｍであり、ボーイングの小さなフィルムを得ることが
できた。

【００３５】実施例２ 実施例１と同様にして横延伸まで施したフィルムを冷却
する前に、テンタ内で２２０℃の熱処理を施し、均一に
徐冷後、室温まで冷却して巻き取り、厚み１２μｍの二
軸配向フィルムを得た。

【００３６】得られたフィルムの物性は表１の通りであ
る。横延伸前の結晶化度は３２％で、ボーイング量は１
２ｍｍであり、ボーイングの小さなフィルムを得ること
ができた。さらに、熱収縮率が０．５％と寸法安定性に
も優れたフィルムを得ることができた。

【００３７】比較例１ 実施例１と同様にして縦延伸を施したフィルムを、熱処
理することなく、そのまま、１００℃で横延伸し、２２
０℃の熱処理を施し、均一に徐冷後、室温まで冷却して
巻き取り、厚み１２μｍの二軸配向フィルムを得た。

【００３８】得られたフィルムの物性は表１の通りであ
る。横延伸前の結晶化度は１３％で、ボーイング量は４
０ｍｍであり、ボーイングの大きなフィルムとなった。
また、熱収縮率も１．２％と熱寸法安定性の悪いフィル
ムであった。

【００３９】比較例２ 実施例１と同様にして縦延伸を施したフィルムを、熱処
理することなく、そのまま、１６０℃で横延伸、２２０
℃の熱処理を施し、均一に徐冷後、室温まで冷却して巻
き取り、厚み１２μｍの二軸配向フィルムを得た。

【００４０】得られたフィルムの物性は表１の通りであ
る。横延伸前の結晶化度は１３％で、ボーイング量は２
８ｍｍであり、比較例１に比べボーイングは小さくなっ
ているものの、まだ不十分なフィルムとなった。また、
熱収縮率も１．２％と熱寸法安定性の悪いフィルムであ
った。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【発明の効果】本発明のプラスチックフィルムの製造方
法により、ボーイングの顕著に改善されたプラスチック
フィルムを得ることができ、ボーイングによる幅方向の
異方性に起因する様々なトラブルを解消することが可能
となり、品質の向上、および、収率向上などの生産性の
向上に寄与することができる。また、熱処理工程を省略
することができるため、大幅なコストダウン、省エネル
ギーの効果が得られ、また、熱処理工程を設けた場合、
大幅に熱収縮率が小さくなるなどの物性上の品質向上効
果も得ることができる。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも横方向に延伸したプラスチッ
   クフィルムの製造方法において、横延伸される前の結晶
   化度が１５％〜５０％の範囲にあり、横延伸温度が、プ
   ラスチック樹脂の昇温結晶化温度Ｔcc以上、融点Ｔｍ以
   下であることを特徴とするプラスチックフィルムの製造
   方法。
2. 【請求項２】 横延伸後のプラスチックフィルムを（横
   延伸温度−１０℃）以上、かつプラスチック樹脂の融点
   Ｔｍ以下の温度で０．５秒〜３０秒熱処理することを特
   徴とする請求項１に記載のプラスチックフィルムの製造
   方法。
3. 【請求項３】 横延伸後のプラスチックフィルムを熱処
   理することなく冷却することを特徴とする請求項１に記
   載のプラスチックフィルムの製造方法。
4. 【請求項４】 プラスチック樹脂がポリエステルである
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプラ
   スチックフィルムの製造方法。
5. 【請求項５】 横延伸される前に、熱処理により結晶化
   度を１５％〜５０％の範囲にすることを特徴とする請求
   項１〜４のいずれかに記載のプラスチックフィルムの製
   造方法。
6. 【請求項６】 横延伸される前に、縦延伸により結晶化
   度を１５％〜５０％の範囲にすることを特徴とする請求
   項１〜４のいずれかに記載のプラスチックフィルムの製
   造方法。
7. 【請求項７】 横延伸される前に、縦延伸と熱処理を組
   み合わせることにより、結晶化度を１５％〜５０％の範
   囲にすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
   載のプラスチックフィルムの製造方法。