JPH11147254A - ポリアミドフィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 逐次二軸延伸法により、沸水収縮斜め差が低
減され、熱水法安定性に優れ、かつ実用強度を兼ね備え
た二軸延伸ポリアミドフィルムを製造する。 【解決手段】 実質的に無定形、無配向の未延伸フィル
ムを縦延伸し、次いで、テンター式横延伸機で横延伸
し、熱処理、弛緩処理して二軸延伸フィルムとした後、
この二軸延伸フィルムの両端を横延伸機のクリップから
解放して浮上式熱処理装置により再熱処理する。この
際、再熱処理前後のフィルムの沸水収縮率が一定の範囲
内に入るように工程条件を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、逐次二軸延伸法に
よるポリアミドフィルムの製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】二軸延伸ポリアミドフィルムは、機械的
特性、光学的特性、熱的特性、バリアー性をはじめとし
て、耐摩耗性、耐衝撃性、耐ピンホール性などに優れて
おり、食品その他の包装材料用フィルムとして広く利用
されている。

【０００３】特に、レトルト食品用袋（沸水処理用袋）
としての利用が多いが、このようなレトルト食品用袋
は、通常、基材フィルムとしてこの二軸延伸ポリアミド
フィルムを用い、このフィルムにヒートシール性を有す
る各種シーラント（ポリエチレン、ポリプロピレンなど
のフィルム）をラミネートした後、熱融着シールし、袋
の形態に加工している。そして、この袋には、食品等を
充填した後、高温ボイル処理を施すため、高温での熱寸
法安定性が要求される。

【０００４】しかしながら、基材フィルムの沸水収縮率
に異方性がある（沸水収縮率が方向によって異なる）
と、袋の捻りやカールといった現象が発生し、商品の外
観を損ねてしまう。

【０００５】沸水収縮率の異方性は、ＭＤ（縦方向）に
対して45度の方向と 135度の方向との沸水収縮率の差
（沸水収縮率斜め差という）によって評価される。そし
て、逐次二軸延伸方式でフィルムを製造すると、特にＴ
Ｄ（幅方向）の端部にいくほど沸水収縮率斜め差が大き
くなる。したがって、逐次二軸延伸法で製造したポリア
ミドフィルムは、前記用途に用いるには不適当であっ
た。

【０００６】沸水収縮率に異方性が生じる原因は、横延
伸機内で発生するボーイング現象によるものであること
はよく知られており、ボーイングを減少させる手段が種
々提案されている。しかし、ボーイングをゼロにするこ
とはできず、上記の問題は解消されていない。

【０００７】そこで、横延伸工程の後で、熱可塑性樹脂
フィルムの熱寸法安定性を改良する手段として、弧状型
浮上式熱処理機を用いて熱処理する方法が提案されてい
る。例えば、特開平４−292934号公報には、二軸延伸し
た直後に、フィルムを熱風吹き出しにより弧を描くよう
に浮上走行させ、この浮上走行中に、フィルムのＭＤと
ＴＤに同時に熱処理を行う方法が開示されている。

【０００８】しかし、本発明者らの実験によれば、フィ
ルム浮上熱処理時のＭＤにかかる張力を適切に制御しな
いと、ＭＤの弛緩処理が不十分になるのに対して、ＴＤ
はフリーであるために十分に弛緩処理がなされ、このた
め各方向の弛緩効果が不均一となって、最終的に得られ
るフィルムの沸水収縮率斜め差の改善に対しては効果が
十分でないことがわかった。

【０００９】また、特開平４−292937号公報には、二軸
延伸した直後に、スチーム吹き付けにより弧を描くよう
に浮上走行させ、この浮上走行中にフィルムのＭＤとＴ
Ｄに同時に熱処理を行う方法が開示されている。しか
し、この方法は、水分による寸法変化を生じやすいポリ
アミドフィルムには適用できない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、逐次二軸延
伸法によって、沸水収縮率斜め差が低減され、熱寸法安
定性に優れ、かつ実用強度を兼ね備えた二軸延伸ポリア
ミドフィルムを製造する方法を提供しようとするもので
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するもので、その要旨は、次の通りである。実質的
に無定形、無配向の未延伸フィルムを縦延伸し、次い
で、テンター式横延伸機で横延伸し、熱処理、弛緩処理
して二軸延伸フィルムとした後、この二軸延伸フィルム
の両端を横延伸機のクリップから解放して浮上式熱処理
装置により再熱処理する逐次二軸延伸ポリアミドフィル
ムの製造方法において、再熱処理前後のフィルムの沸水
収縮率が下記の式〜を満足するように工程条件を制
御することを特徴とするポリアミドフィルムの製造方
法。 1.2≦ＭＤS1≦2.5 2.5≦ＴＤS1≦5.0 1.0≦ＭＤS2≦２．５ １．０≦ＴＤS2≦2.5 ここで、ＭＤS1は再熱処理前のフィルムのＭＤ中央部の
沸水収縮率（％） ＴＤS1は再熱処理前のフィルムのＴＤ中央部の沸水収縮
率（％） ＭＤS2は再熱処理後のフィルムのＭＤ中央部の沸水収縮
率（％） ＴＤS2は再熱処理後のフィルムのＴＤ中央部の沸水収縮
率（％）

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。

【００１３】本発明においてポリアミドとは、延伸結晶
性を有する熱可塑性ポリアミドを意味する。具体的に
は、ポリε−カプラミド（ナイロン６）、ポリヘキサメ
チレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリヘキサメチレ
ンセバカミド（ナイロン６10）、ポリウンデカミド（ナ
イロン11) 、ポリラウラミド（ナイロン12）、ポリメタ
キシリレンアジパミド(MXD６）及びそれらの共重合物及
び混合物が挙げられる。特に好ましいものは、コストパ
フォーマンスに優れるナイロン６である。なお、これら
のポリアミドには、必要に応じて、フィルムの性能に悪
影響を与えない範囲で、滑剤、帯電防止剤、ブロッキン
グ防止剤、無機微粒子等各種添加剤を含有させることが
できる。

【００１４】本発明においては、まず、ポリアミド樹脂
を溶融押出機に供給し、Ｔダイから吐出し、エアーナイ
フキャスト法や静電印荷キャスト法により、冷却した回
転ドラム上で冷却固化して、実質的に無定形、無配向の
未延伸フィルムを得る。

【００１５】次に、この未延伸フィルムをガラス転移点
以上の温度でローラ式縦延伸機でＭＤに延伸し、次い
で、テンター式横延伸機でＴＤに延伸する。引き続い
て、熱処理、弛緩処理を施して、逐次二軸延伸ポリアミ
ドフィルムとする。この際、二軸延伸ポリアミドフィル
ムの厚みが５〜100 μｍ、好ましくは10〜50μｍとなる
ようにするのが適当である。

【００１６】引き続いて、この二軸延伸フィルムを横延
伸機と巻取機との間で両端を横延伸機のクリップから解
放して浮上式熱処理装置により再熱処理し、残留応力の
緩和をはかり、全方向的に熱収縮特性の優れたフィルム
とする。

【００１７】本発明において重要な点は、再熱処理前後
のフィルムの沸水収縮率が前記の式〜を満足するよ
うに工程条件を制御することである。

【００１８】再熱処理に際し、ＭＤにはフィルムをシワ
や蛇行なく進行させるため、一定の張力が必要であり、
ＭＤの沸水収縮率はこの張力の影響を受ける。そこで、
再熱処理前のフィルムの沸水収縮率が前記の式〜の
範囲で、ＭＤS1よりもＴＤS1が大きくなるようにしてお
く。

【００１９】ＭＤS1及びＴＤS1が式〜を満足するよ
うにするには、ＭＤ、ＴＤのそれぞれの延伸倍率、熱処
理及び弛緩処理の条件を調節する。

【００２０】ＭＤの延伸倍率は 2.6〜3.0 倍、ＴＤの延
伸倍率は 3.3〜3.9 倍の範囲とするのが適当である。こ
れらの条件を外れると、式〜を満足させることが困
難であり、延伸倍率が小さすぎると、必要な強度が得ら
れず、延伸倍率が大きすぎると、延伸時に切断が起こり
やすく、生産性が悪くなる。

【００２１】横延伸後、寸法安定性を付与する目的で行
う熱処理の温度は、 205〜220 ℃とするのが適当であ
る。この温度が低すぎると、沸水収縮率が大きくなった
り、沸水収縮率のコントロールできなくなり、一方、こ
の温度が高すぎると、沸水収縮率が小さくなりすぎると
ともに、フィルムの劣化が起こり、強度の他、各性能が
満足できなくなる。

【００２２】また、延伸により発生した内部歪を応力緩
和して除去する目的で施す弛緩処理は、テンター式横延
伸機ではＴＤに弛緩させることになるが、その弛緩率は
１．０〜４．０ ％とするのが適当である。弛緩率が
適当でないと、ＭＤS1及びＴＤS1のバランスが不適当と
なり、式〜を満足させることができない。

【００２３】次に、式〜を満足する二軸延伸フィル
ムに再熱処理を施すが、再熱処理の装置としては、フィ
ルムに弧状に熱風を吹き付ける方式の浮上式熱処理装置
を用いることが必要である。

【００２４】なお、再熱処理の装置として、誘電加熱ロ
ールなどのロール加熱方式のものを使用すると、ロール
上でフィルムが収縮する際にすりきずが発生したり、高
温処理の場合、フィルムとロールとが密着し、剥離時に
すりきずを誘発したり、高速では安定した剥離性が得ら
れないといった問題が発生する。

【００２５】浮上式熱処理装置としては、一般に、乾燥
工程に用いられるドライヤーと同じ形式のものを使用す
ることができるが、熱風をフィルム面に垂直、かつ均一
に吹き付けることができるように、吹き付けノズルに整
流板や整圧孔が設けたものが好ましい。

【００２６】再熱処理は、フィルムの沸水収縮率ＭＤS2
及びＴＤS2が前記の式〜を満足するものとなるよう
な条件で行うことが必要である。

【００２７】再熱処理では、フィルムの端部が把持され
ていないため、ＴＤとＭＤに同時に弛緩処理が施され
る。ただし、ＭＤの応力緩和には、ＭＤの張力が大きく
関与し、この張力により、弛緩処理の程度が決定される
ことになる。再熱処理時のフィルムのＭＤの張力Ｔが下
記の式を満足するようにすることが望ましい。 0＜Ｔ≦0.6 （Ｔの単位：kg／幅１ｍ・厚み１
μｍ） この張力Ｔが高すぎると、浮上状態でＭＤにシワを誘発
するのみでなく、張力が高いために再熱処理による応力
緩和が起こらず、逆に延伸される状況となり、満足のい
く沸水熱収縮率が得られない。

【００２８】通常、テンタークリップから解放されたフ
ィルムをワインダーで巻き取る際のフィルムの張力は、
再熱処理工程での張力範囲に比べてかなり大きいため、
上記の張力範囲にコントロールするためには再熱処理工
程の前後でテンションカットを行うことが必要である。
テンションカットを行う手段としては、フィルムニップ
やサクションロール、Ｓラップロール等を用いることが
できる。

【００２９】また、この張力コントロールを容易に行う
ためには、再熱処理工程の次にフィルムをガラス転移点
以下に冷却する工程を設けることが好ましい。これは、
良好な熱収縮バランスを保持し、次の巻取工程でのシワ
の発生を抑制するためである。また、高張力の巻取工程
前に冷却しないと、逆にフィルムが延伸されて満足のい
く性能を得ることができなくなる。冷却手段としては、
エアーナイフ法や冷却ロール法を用いることができる。

【００３０】また、再熱処理の温度 (熱風の温度) は、
150〜200 ℃とするのが適当である。この温度が適当で
ないと、応力緩和が不十分となったり、過剰になったり
して式〜を満足させることができない。

【００３１】フィルムの沸水収縮率ＭＤS2及びＴＤS2が
式〜を満足するようにすることによりはじめて沸水
収縮率斜め差が低減するのであり、この要件を満足しな
いと沸水収縮率斜め差が大きくなる。

【００３２】

【作用】本発明においては、二軸延伸ポリアミドフィル
ムに再熱処理を施すに際し、再熱処理前のフィルムの沸
水収縮率が前記の式〜の範囲で、ＭＤS1よりもＴＤ
S1が大きくなるようにしておき、ＴＤS2がＭＤS2よりも
相対的に小さくなるように再熱処理することによって、
ＭＤS2及びＴＤS2が前記の式〜を満足するバランス
のとれたものとなり、沸水収縮率斜め差が低減する。

【００３３】

【実施例】次に、本発明を実施例によって具体的に説明
する。なお、測定法は、次の通りである。 (a) 沸水収縮率 フィルムのＴＤ中央部において、ＭＤ又はＴＤに長さ 1
00mm、幅10mmのサンプルを採取する。このサンプルを温
度20℃、相対湿度65％の雰囲気下で２時間調湿し、長さ
方向中心線上の両端に近い２点に油性インクでマークを
付し、マーク間の寸法Ａを測定する。次に、これを沸水
中で５分間処理した後、再度、温度20℃、相対湿度65％
の雰囲気下で２時間調湿し、マーク間の寸法Ｂを測定す
る。そして、次式で沸水収縮率を算出する。 沸水収縮率 (％) ＝〔（Ａ−Ｂ）／Ａ〕×100 (b) 沸水収縮率斜め差 フィルムのＴＤ中央部から左右にそれぞれ全幅に対して
32.5％離れた位置において、サンプルの長さ方向の中心
がその位置になるように、ＭＤを基準にした45度及び 1
35度の各方向に幅10mm、長さ 100mmのサンプルを採取す
る。このサンプルについて、(a) と同様にして45度及び
135度方向の沸水収縮率を求め、その差の絶対値を沸水
収縮率斜め差とする。そして、左右のサンプルの沸水収
縮率斜め差の平均値で表示する。

【００３４】実施例１ 相対粘度 3.0 (95％濃硫酸中、濃度１ｇ／dl、25℃）の
ナイロン６樹脂（ユニチカ社製A 1030 BRF、融点： 220
℃）を 260℃で、幅が 630mmのＴダイからシート状に溶
融押出し、エアーナイフキャスト法により15℃の回転ド
ラムで急冷、固化し、厚み 150μｍの実質的に無定形
で、無配向の未延伸ポリアミドフィルムを得た。次い
で、この未延伸フィルムを周速の異なる一連の加熱ロー
ラ群からなる縦延伸機に導き、55℃の温度で 2.8倍に縦
延伸して、縦延伸フィルムを得た。続いて、この縦延伸
フィルムをテンター式横延伸機に導いて、90℃の温度で
3.7倍に横延伸し、連続して、横延伸機内で、 213℃で
熱処理を施し、さらに４％の弛緩処理を施し、厚み 150
μｍの二軸延伸フィルムとした。引き続き、二軸延伸フ
ィルムの両端をテンタークリップから解放して端部の未
延伸残部をトリミングした後、浮上式熱処理装置で、温
度 160℃、時間 2.0秒、ＭＤの張力 3.8kg／幅１ｍ・厚
み15μｍの条件で再熱処理し、エアーナイフと冷却ロー
ルで直ちに冷却し、二軸延伸ポリアミドフィルムを得
た。

【００３５】実施例２ 横延伸機での弛緩率を 1.0％、浮上式熱処理装置での再
熱処理条件を温度 180℃、ＭＤの張力 6.9kg／幅１ｍ・
厚み15μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして二
軸延伸ポリアミドフィルムを得た。

【００３６】比較例１ 縦延伸倍率を 2.6倍、横延伸機での弛緩率を 1.5％に変
更した以外は、実施例１と同様にして二軸延伸ポリアミ
ドフィルムを得た。

【００３７】比較例２ 縦延伸倍率を 2.9倍、横延伸機での弛緩率を 3.0％に変
更した以外は、実施例１と同様にして二軸延伸ポリアミ
ドフィルムを得た。

【００３８】比較例３ 横延伸機での弛緩率を 5.0％、浮上式熱処理装置での再
熱処理条件を温度 180℃、ＭＤの張力 6.9kg／幅１ｍ・
厚み15μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして二
軸延伸ポリアミドフィルムを得た。

【００３９】比較例４ 横延伸機での弛緩率を 1.0、ＭＤの張力 6.9kg／幅１ｍ
・厚み15μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして
二軸延伸ポリアミドフィルムを得た。

【００４０】比較例５ 横延伸機での弛緩率を 5.0％、ＭＤの張力 2.5kg／幅１
ｍ・厚み15μｍに変更した以外は、実施例１と同様にし
て二軸延伸ポリアミドフィルムを得た。

【００４１】比較例６ 横延伸機での弛緩率を 5.0％、浮上式熱処理装置での再
熱処理条件を温度 200℃、ＭＤの張力 6.9kg／幅１ｍ・
厚み15μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして二
軸延伸ポリアミドフィルムを得た。

【００４２】比較例７ 横延伸機での弛緩率を 1.5％、ＭＤの張力 5.2kg／幅１
ｍ・厚み15μｍに変更した以外は、実施例１と同様にし
て二軸延伸ポリアミドフィルムを得た。

【００４３】上記の実施例及び比較例で得られたフィル
ムの評価結果を表１に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】実施例１〜２では、沸水収縮率斜め差の小
さいフィルムが得られたが、前記の式〜を満足しな
い比較例１〜７では、沸水収縮率斜め差を低減すること
ができなかった。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、逐次二軸延伸法によっ
て、沸水収縮率斜め差が低減され、熱寸法安定性に優
れ、かつ実用強度を兼ね備えた二軸延伸ポリアミドフィ
ルムを製造することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に無定形、無配向の未延伸フィル
   ムを縦延伸し、次いで、テンター式横延伸機で横延伸
   し、熱処理、弛緩処理して二軸延伸フィルムとした後、
   この二軸延伸フィルムの両端を横延伸機のクリップから
   解放して浮上式熱処理装置により再熱処理する逐次二軸
   延伸ポリアミドフィルムの製造方法において、再熱処理
   前後のフィルムの沸水収縮率が下記の式〜を満足す
   るように工程条件を制御することを特徴とするポリアミ
   ドフィルムの製造方法。 1.2≦ＭＤS1≦2.5 2.5≦ＴＤS1≦5.0 1.0≦ＭＤS2≦2.5 1.0≦ＴＤS2≦2.5 ここで、ＭＤS1は再熱処理前のフィルムのＭＤ中央部の
   沸水収縮率（％） ＴＤS1は再熱処理前のフィルムのＴＤ中央部の沸水収縮
   率（％） ＭＤS2は再熱処理後のフィルムのＭＤ中央部の沸水収縮
   率（％） ＴＤS2は再熱処理後のフィルムのＴＤ中央部の沸水収縮
   率（％）
2. 【請求項２】 再熱処理時のフィルムのＭＤの張力Ｔを
   下記の式を満足する範囲とする請求項１記載のポリア
   ミドフィルムの製造方法。 0＜Ｔ≦0.6 （Ｔの単位：kg／幅１ｍ・厚み１
   μｍ）