JPH08174662A - 二軸延伸ポリエステルフイルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 フイルムを加熱結晶化させる工程を含む２段
階以上の多段階で縦方向に延伸した後、横方向に延伸し
て該フイルムを横方向に強力化することを特徴とする、
二軸延伸ポリエステルフイルムの製造方法。 【効果】 縦横延伸後に再度横または縦横方向への再延
伸を施すことなく、機械的強度、特に横方向の機械的強
度に優れたフイルムを比較的簡易な方法で得ることがで
き、高品位な横強力化フイルムを低コストでしかも安定
した状態で得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二軸延伸ポリエステル
フイルムの製造方法に関し、さらに詳しくは、機械的強
度、特に横方向（幅方向）の強度に優れた（横方向に強
力化された）二軸延伸ポリエステルフイルムの製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】二軸延伸ポリエステルフイルムは、その
優れた機械特性、耐熱性、電気特性、耐薬品性等の故
に、磁気記録媒体用、包装用、農業用などさまざまな分
野で工業的に広く使用されており、特に磁気記録媒体用
として磁気テープなどのベースフイルムとしてその有用
性は周知のとおりである。この用途では装置の小型軽量
化あるいは容量、能力の増大などの技術開発に伴い、ベ
ースフイルムに対する要求も多い。中でもフイルム厚み
を薄くとることへの要求は強く、ベースフイルムの厚み
は年々薄くなってきている。ベースフイルムの厚みが薄
くなると機械的強度が不足するため、通常、二軸延伸し
たフイルムをさらに再縦延伸を行なって縦方向に高強度
化を図ったり、あるいは再縦延伸および再横延伸を行な
い縦、横両方向に高強度化を図るなどの方法が採られて
いるが、従来、主として縦方向の高強度化に主眼が置か
れていた。

【０００３】しかしながら、最近の磁気テープ用途にお
いては、ヘッドタッチ改良等の観点から、特に横方向の
腰の強さ（機械的強度）に対する要求が強くなってきて
おり、二軸延伸後再度横延伸、熱固定する方法（たとえ
ば、特開平１−２８１９２０号公報）や、二軸延伸後縦
横方向に同時二軸延伸する方法（たとえば、特開昭５５
−３７３０５号公報）などが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に二軸延伸した後に再度、横延伸または縦横方向に同時
二軸延伸するためには、通常の生産機に比べて横延伸お
よび熱固定装置を延長したり、あるいは新たに同時二軸
延伸装置という複雑な延伸設備を付設するなど、装置の
大型化や設備費の膨大等の問題点に加え、生産収率が低
下し製造原価が上がるなどの問題点があり、しかも、得
られる横方向の強度にも限界があった。

【０００５】本発明は、このような問題点に対し、横延
伸後に再度横延伸などの再延伸を施すことなく比較的簡
易な方法により、機械的強度、特に横方向の強度に優れ
た二軸延伸ポリエステルフイルムの製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明に
二軸延伸ポリエステルフイルムの製造方法は、フイルム
を加熱結晶化させる工程を含む２段階以上の多段階で縦
方向に延伸した後、横方向に延伸して該フイルムを横方
向に強力化することを特徴とする方法からなる。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
言うポリエステルとは、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−シクロヘキシレンジメチレンテ
レフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカ
ルボキシレートなどが挙げられる。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コポリマであって
もよく、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挙げられる。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、電気特性、耐久
性などの観点から好ましい。

【０００８】また、このポリエステルの中には、公知の
各種添加剤、例えば、酸化防止剤、結晶核剤、無機粒子
などが添加されていてもよい。

【０００９】本発明における二軸延伸フイルムとは、フ
イルムに分子配向を与えるために縦方向および横方向の
二軸方向に延伸したフイルムのことを言う。当然、その
後必要に応じて弛緩処理および熱固定処理が行なわれて
もよい。通常、縦延伸はロール間の周速差により行なわ
れ、横延伸はフイルムの幅方向両端をクリップで把持し
て横方向に延伸するテンタ法で行なわれる。

【００１０】本発明における縦延伸とは、口金から押し
出された実質的に無配向なフイルムに縦方向の分子配向
を与えるための延伸のことであり、通常は延伸ロール間
の周速差によって行なわれるが、口金からポリマをシー
ト状に押し出す際の押出速度とキャストドラムの周速と
の速度差によって配向を付与する方法を組み合わせるこ
とも有効である。本発明においては、この縦延伸は、フ
イルムを加熱結晶化させる工程を含む２段階以上の多段
階で行なうことが必要である。

【００１１】縦延伸を多段で行なう方法は、特開平２−
１９８８２４号公報、特開昭５９−１４００２８号公
報、特開昭５９−６７０１８号公報などで知られている
が、得られた二軸延伸フイルムの物性を強度面から見る
と、これら公知の方法は、一般に、縦強力化フイルムの
製造手法として用いられている。

【００１２】本発明者らは、二軸延伸フイルムの機械強
度、特に横方向の機械強度を高めるために（つまり横方
向に強力化したフイルムを得るために）、延伸方法、延
伸条件などについて鋭意検討を重ねた。その結果、フイ
ルムを二軸延伸するにあたって、縦延伸が終了するまで
の段階でフイルムを加熱して適度の結晶化度を付与する
ことによって、横延伸を多段で行なうことなく一段階の
みの横延伸によって二軸延伸フイルムの機械強度、とく
に横方向の機械強度が飛躍的に向上することを見出し
た。

【００１３】すなわち、本発明による二軸延伸ポリエス
テルフイルムの製造方法とは、フイルムを加熱結晶化さ
せる工程を含む２段階以上の多段階で縦延伸を行なった
後、横方向に延伸をする二軸延伸ポリエステルフイルム
の製造方法であって、該方法により、フイルムは横方向
に強力化されたフイルムになることを特徴とするもので
ある。

【００１４】上記のような結晶化を施さずに延伸した場
合、縦延伸を多段で行なった場合には、得られた二軸延
伸フイルムは縦方向に強力化されたフイルムとなるか、
あるいは十分な機械的強度を得ることができない。

【００１５】本発明においては、縦延伸工程における上
記結晶化度は１０％以上、５０％以下であることが好ま
しい。さらに好ましくは２５％以上、４０％以下であ
る。結晶化度が１０％未満では、二軸延伸フイルムの横
方向の強度として十分に満足するものを得難い。また、
結晶化度が５０％を超えると二軸延伸性が低下する。希
望する結晶化度を得る方法としては、テフロン、シリコ
ーンゴム、サンドブラストなどの非粘着ロールで加熱す
る方法やオーブンで加熱する方法、赤外線ヒーターで急
速加熱する方法、キャストドラム上で冷却する際に温
度、冷却速度を制御して結晶化させる方法などがある。

【００１６】また本発明において、加熱結晶化される直
前のフイルムは、複屈折で０．５×１０^-3以上、１５×
１０^-3以下の配向が施されていることが好ましい。さら
に好ましくは１．０×１０^-3以上、１０×１０^-3以下で
ある。

【００１７】加熱結晶化させる直前のフイルムがこのよ
うに配向していることは、二軸延伸フイルムの機械的強
度自身には実質的に影響しないが、加熱結晶化を速やか
に進行させるために有効である。複屈折が０．５×１０
^-3未満、すなわち実質的に無配向な状態では、加熱結晶
化に際して、好ましい結晶化度を得るために長時間を要
し生産性が低下する。複屈折が１５．０×１０^-3を越え
ると、結晶化に伴う縦方向の配向が促進されすぎて延伸
性が悪化する。また、加熱結晶化前にフイルムに配向を
付与することは、縦方向多段延伸によって縦延伸倍率を
増加させ、製膜速度の上昇にもつながるので、生産性向
上の面からも好ましいものである。そして、このような
加熱結晶化により、フイルムの複屈折でみた主配向軸
を、後述の各実施例で示すように、結晶化直前に比べて
概ね直角方向に変化させることが可能になる。

【００１８】本発明における加熱結晶化させる工程を含
む多段階の縦延伸方法としては、例えば、延伸ロールに
より縦延伸（第１縦延伸）した後、加熱ロール群に接触
させて結晶化させた後さらに延伸ロールで縦延伸（第２
縦延伸）する方法や、延伸ロールによる第１縦延伸後オ
ーブンを通過させて加熱結晶化させた後第２縦延伸する
方法などが好ましく用いられる。またポリマの押出速度
とキャストドラムの周速との速度差によって縦方向に配
向を付与（第１縦延伸）した後、上記の結晶化および第
２縦延伸を施すことも縦延伸工程の短縮という観点から
好ましく用いられる。

【００１９】次に、本発明に係る二軸延伸ポリエステル
フイルムの製造方法の望ましい例について説明するが、
本発明はかかる例に限定されるものではない。ポリエス
テルとして極限粘度が０．６５のポリエチレンテレフタ
レートを用い、真空下において十分加熱乾燥を行なう。
このペレットを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押し出す。このシートを
冷却ドラム上に静電気力で密着固化し未延伸シートを得
る。

【００２０】この未延伸シートを９０〜１２０℃の加熱
ロールで加熱し縦方向に１．３〜４倍に一段もしくは多
段で延伸した後、１２０〜２００℃のロール群を通過さ
せてフイルムを加熱結晶化させる。このようにして得ら
れた結晶化フイルムを８０〜２２０℃の加熱ロールで加
熱し縦方向に２〜５倍、一段または多段で縦延伸し、２
０〜５０℃のロール群で冷却する。続いてフイルムの幅
方向両端をクリップで把持しながらテンタに導き１００
〜２２０℃に加熱された熱風雰囲気中で横方向に３〜６
倍に横延伸する。こうして二軸延伸されたフイルムは通
常行なわれているように必要に応じてテンタ内で弛緩処
理および熱固定処理を行ない、均一に徐冷後室温まで冷
やして巻取る。

【００２１】［物性の評価法］本発明で用いた各物性の
測定は以下の方法によった。 （１）結晶化度 四塩化炭素とｎ−ヘプタンからなる密度勾配管を用い
て、２５℃の条件下で密度を測定し、次式により結晶化
度を算出した。 結晶化度（％）＝（ｄ−ｄａ）／（ｄｃ−ｄａ）×１００ ここで、ｄは試料密度、ｄａは非晶密度、ｄｃは完全結
晶密度であり、ポリエチレンテレフタレートの場合、文
献値より、ｄａ＝１．３３５ｇ／ｃｃ、ｄｃ＝１．４５
５ｇ／ｃｃとした。

【００２２】（２）複屈折 Ｎｉｃｏｎ社製偏光顕微鏡にベレックコンペンセータを
用いてリターデーションを測定し、次式により複屈折
（Δｎ）を求めた。 複屈折（Δｎ）＝Ｒ／ｄ ここで、Ｒはリターデーション、ｄは厚み（ｎｍ）を示
す。

【００２３】（３）Ｆ５値 （株）オリエンテック製ＵＣＴ−１００型のインストロ
ンタイプ引張試験機を用いて、試料フイルムを幅１０ｍ
ｍ、試長間５０ｍｍ、引張り速度１００ｍｍ／分で引張
った。得られた応力−歪曲線から５％伸長時の応力を求
めた。測定は２５℃、６５％ＲＨの雰囲気下で行なっ
た。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 実施例１ 極限粘度が０．６５のポリエチレンテレフタレートペレ
ットを１８０℃で３時間真空乾燥した後、２７０〜２８
０℃に加熱された押出機に供給し、Ｔダイよりシート状
に押し出した。このフイルムを表面温度２５℃の冷却ド
ラム上に静電気力で密着固化し未延伸フイルムを得た。
この未延伸フイルムを１１０℃の加熱ロールで加熱し縦
方向に１．８倍延伸（第１縦延伸）した後、１４０℃に
加熱したロール群に導き７秒間の熱処理を施した。引き
続き１２０℃のロールへ導き、縦方向に３．２倍延伸
（第２縦延伸）した後３０℃のロール群で冷却した。続
いて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１４０℃に加熱された熱風雰囲気中で横方向に４．
５倍延伸した後、２００℃で熱固定し室温まで徐冷して
巻取った。

【００２５】縦延伸工程中のフイルムの物性および得ら
れた二軸延伸フイルムのＦ５値は表１に示すとおりであ
り、透明性、表面特性など問題のない横強力化フイルム
が得られた。

【００２６】実施例２ 実施例１と同様にして第１縦延伸を行ない、熱処理ロー
ル群の温度を１２０℃として実施例１と同様に７秒間の
熱処理を施し、結晶化度が６％のフイルムを得た。この
フイルムを１００℃のロールへ導き、縦方向に３．２倍
延伸（第２縦延伸）した後３０℃のロール群で冷却し
た。続いて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１３０℃に加熱された熱風雰囲気中で横方向
に４．５倍延伸した後、２００℃で熱固定し室温まで徐
冷して巻取った。

【００２７】得られた二軸延伸フイルムのＦ５値は表１
に示すとおりであり、透明性、表面特性などの問題のな
い横強力化フイルムが得られた。

【００２８】実施例３ 実施例１と同様にして得た未延伸フイルムを１２０℃の
加熱ロールで加熱し縦方向に１．３倍延伸（第１縦延
伸）した後、１４０℃に加熱したロール群に導き４０秒
間の熱処理を施した。引き続き１４０℃のロールへ導
き、縦方向に３．０倍延伸（第２縦延伸）した後３０℃
のロール群で冷却した。続いて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１３０℃に加熱された熱
風雰囲気中で横方向に４．５倍延伸した後、２００℃で
熱固定し室温まで徐冷して巻取った。

【００２９】縦延伸工程中のフイルムの物性および得ら
れた二軸延伸フイルムのＦ５値は表１に示すとおりであ
り、希望する結晶化度を得るために熱処理時間を長く要
したが透明性、表面特性など問題のない横強力化フイル
ムが得られた。

【００３０】実施例４ 実施例１と同様にして得た未延伸フイルムを１１０℃の
加熱ロールで加熱し縦方向に２．５倍延伸（第１縦延
伸）した後、１４０℃に加熱したロール群に導き５秒間
の熱処理を施した。引き続き１４０℃のロールへ導き、
縦方向に２．６倍延伸（第２縦延伸）した後３０℃のロ
ール群で冷却した。続いて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１４０℃に加熱された熱風雰
囲気中で横方向に４．５倍延伸した後、２００℃で熱固
定し室温まで徐冷して巻取った。横延伸時に破れが発生
しやすくなるために第２縦延伸倍率をあまり高くするこ
とはできなかったが、表１に示すように所望の横強力化
フイルムが得られた。透明性、表面特性など特に問題は
なかった。

【００３１】実施例５ 実施例１と同様にして得た未延伸フイルムを１１０℃の
加熱ロールで加熱し縦方向に２．０倍延伸（第１縦延
伸）した後、１４５℃に加熱したロール群に導き３０秒
間の熱処理を施した。引き続き１６０℃のロールへ導
き、縦方向に２．６倍延伸（第２縦延伸）した後３０℃
のロール群で冷却した。続いて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１８０℃に加熱された熱
風雰囲気中で横方向に４．０倍延伸した後、２００℃で
熱固定し室温まで徐冷して巻取った。延伸性が低下し、
延伸適正温度域が上昇したが、透明性、表面特性など特
に問題なく、表１に示すように横強力化した所望のフイ
ルムが得られた。

【００３２】実施例６ 実施例１と同様にしてペレットを押出機に供給した後、
Ｔダイの温度を調整しポリマ温度を２４０℃の過冷却状
態としてＴダイよりシート状に押し出した。このフイル
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、ポリマの押出速度と冷却ドラムの周速との速度比
が５０倍となるように冷却ドラムの速度を設定して引き
取った。このフイルムはΔｎ＝１．２×１０^-3と縦方向
に配向していた。このフイルムを１４０℃に加熱したロ
ール群に導き７秒間の熱処理を施した後１２０℃のロー
ルへ導き、縦方向に３．２倍延伸（第２縦延伸）し３０
℃のロール群で冷却した。続いて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１４０℃に加熱された
熱風雰囲気中で横方向に４．６倍延伸した後、２００℃
で熱固定し室温まで徐冷して巻取った。縦延伸工程中の
フイルムの物性および得られた二軸延伸フイルムのＦ５
値は表１に示すとおりであり、透明性、表面特性など問
題のない横強力化フイルムが得られた。

【００３３】比較例１ 実施例１と同様にして第１縦延伸まで行なった後加熱処
理を施すことなく１００℃のロールへ導き、縦方向に
２．８倍延伸（第２縦延伸）した後３０℃のロール群で
冷却した。続いて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１１０℃に加熱された熱風雰囲気中で
横方向に３．６倍延伸した後、２００℃で熱固定し室温
まで徐冷して巻取った。なお横延伸倍率をこれ以上高く
するとフイルム破れが発生した。得られた二軸延伸フイ
ルムのＦ５値は表１に示すとおりであり、横強力化フイ
ルムは得られなかった。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】本発明の二軸延伸ポリエステルフイルム
の製造方法により、縦横延伸後に再度横または縦横方向
への再延伸を施すことなく、機械的強度、特に横方向の
機械的強度に優れたフイルムを比較的簡易な方法で得る
ことができ、高品位な横強力化フイルムを低コストでし
かも安定した状態で得ることが可能となる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フイルムを加熱結晶化させる工程を含む
   ２段階以上の多段階で縦方向に延伸した後、横方向に延
   伸して該フイルムを横方向に強力化することを特徴とす
   る、二軸延伸ポリエステルフイルムの製造方法。
2. 【請求項２】 前記加熱結晶化後の結晶化度が１０％以
   上、５０％以下である、請求項１に記載の二軸延伸ポリ
   エステルフイルムの製造方法。
3. 【請求項３】 前記加熱結晶化させる直前のフイルムの
   配向が、複屈折で０．５×１０^-3以上、１５×１０^-3以
   下である、請求項１または２に記載の二軸延伸ポリエス
   テルフイルムの製造方法。
4. 【請求項４】 前記多段階の縦方向延伸のうち第一段階
   の縦方向延伸を、ポリマの押出速度とキャストドラムの
   周速との速度差によって行なう、請求項１ないし３のい
   ずれかに記載の二軸延伸ポリエステルフイルムの製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記加熱結晶化により、フイルムの複屈
   折でみた主配向軸を結晶化直前に比べて概ね直角方向に
   変化させる、請求項１ないし４のいずれかに記載の二軸
   配向ポリエステルフイルムの製造方法。