JPS58224722A - 螺線状に交叉配向したフイルム及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は筒状に押出された配向フィルム、及びその改良
製造法に関する。さらに詳細には、本発明は螺線状に配
向したフィルム、及びその改良製造法に関する。さらに
詳細には、本発明は螺線状に交叉配向したフィルム、及
びその改良製造法に関する。

全体としての強度及び引裂耐性のような物理的性質が改
善されたフィルム材料を製造する改良方法に対する要求
がしばしばなされてきた。配向ｔｆ（能な熱可塑性材料
を成る条件下において伸張する現在公知の方法を用いれ
ば、伸張方向に材料の分子が配向する、即ち並ぶことは
、久しい以前から知られていた。このような伸張を行う
一方法は「気泡伸張法」として知られている。気泡伸張
法は配向した熱可塑性フィルムを製造するための周知の
方法であり、熱可塑性材料の押出された管状物をその配
向温度範囲に加熱し、次いで内圧により膨張させ、冷却
し、潰して平らな形状にする。

潰れた管状物を次にロール状に巻取って貯蔵する。管状
物は通常垂直方向に押出される。押出した後、管状物の
中に成る容量の空気が捕獲される。内部に捕獲された空
気は押出された管状物が気泡体または気球状の形状をと
る原因になり、横方向及び長手方向の両方に管状物を拡
大、伸張し配向させる。この気泡体はまた二組のピンチ
争ロールを用いてつくることができるが、このピンチ・
ｂ−ルは管状物を潰し平らなフィルムをつくる役１テ１
もする。フィルムの厚さは、内部に捕獲された空気の容
積を変化させることにより成程度コントロールすること
ができ、従って押出速度の変化及び／または管状物を潰
して平らな形にするピンチ９０−ルの回転速度の変化に
より、拡大及び伸張の程度を調節することができる。

本明細書において「配向した」及び／または「配向」と
いう言葉は、樹脂状の重合熱可塑性材料をその配向温度
範囲に加熱した後、冷却して材料分子の配向を伸張方向
に閉じ込める。即ち凍結する方法、及びそれによって得
られた製品の特性を意味する。この操作によりフィルム
の機械的性質、例えば収縮張力、及び配向弛緩応力が改
善される。この二つの性質はＡＳＴＭ　　Ｄ　　２８３
９６９　（１９７５年改訂）により測定することができ
る。ある与えられたフィルムの配向温度範囲はフィルム
を構成する種々の樹脂状熱可塑性材料または配合物によ
って変化する。しかし一般に配向温度範囲は室温より高
く、熱可塑性材料または配合物の融点より低いというこ
とができる０本発明の範囲に包含される材料の配向温度
範囲は当業界の専門家には公知である。一方向に伸張力
をかけると〜・軸配向が得られる。二方向に伸張力をか
けると二軸配向が得られる。

未明細書において「重合体」というご葉は重合体、イオ
ノマー、共歌合体、インターポリマー、均質重合体、ブ
ロックまたはグラフ）１合体またはそれらの配合物を意
味する。

また本明細書において「交叉配向した」という言葉は少
なくとも二枚の層が互いに成る角度をなして配向してい
る二枚以上の層から成る多層フィルムを記述するのに使
用される。

・（１１ 本明細書において「螺線状ピ配向した」という８葉はフ
ィルム分子形態の物理的配向が実質的にＩＩＩ１ｇｗＡ
状である配向フィルムを記述するのに用いられる。

Ｍ！’界において他の伸張方法も公知である。例えば、
押出後最初はピンチ・ロールで管状物を潰しておき、管
状物が押出ダイス型から出る速度より速い速度でピンチ
・ロールを回転させて管状物を長手方向に伸張する方法
も当業界に公知である。押出された管状物の温度が伸張
工程中その配向温度範囲内に保たれるならば、管状物の
分子は伸張方向に配向するであろう。この方法によりつ
くられたフィルムは一般に高温伸張されたと言われる。

また当業界においては、押出、冷却、及びその配向温度
範囲に再加熱された筒状の押出物を移送する一対のピン
チ拳ロールの一つを、前の対のピンチ・ロールよりも速
い速度で回転させることにより、押出された管状物を長
手方向に伸張し得ることも公知である。この方法でつく
られたフィルムは一般に冷伸張゛レイルムと言われる。

この二つの方法はいずれも、長手方向または筒の方向に
、筒状の押出伸張されたフィルムを成程度配向させるこ
とができる。しかし高度の配向を望む場合には、後の方
法を用いるべきである。何故ならこの方法の力が配向の
程度が大きいからである。さらに、押出された筒状のフ
ィルムをその配向温度範囲に加熱して横方向に伸張する
と、筒状に押出されたフィルムを横方向に伸張させ、配
向させ得ることも当業界に公知である。押出された材料
を先ず冷却した後、その配向温度範囲に再加熱しく即ち
冷伸張し）、シかる後に横方向に伸張させ膨張させると
、横方向の配向は大きくなる。

気泡伸張法の場合のように、横方向の伸張を長手方向の
伸張と組合せると、得られた押出フィルムにはニー軸配
向が賦与される。

配向した材料は伸張及び配向の方向を横切る方向の引裂
耐性が増加することが知られているために、熱可塑性材
料を伸張し配向させる方法は当業界において広く利用さ
れている。フィルムの配向に関するこれ以−ヒの説明は
ジョン・ウィリー・アンド・サンプ（Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌ
ｅｙ　ａｎｄ　５ｏｎｓ　）社１９６８年発行、オーヴ
イル・スウィーティング（Ｏｒｖｉｌｌｅ　Ｓｗｅｅｔ
ｉｎｇ　）編の「フィルムの科学と技術（５ｃｉｅｎｃ
ｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｆｉｌｍｓ
　　）　　第−巻、第−雀に記載されている。

ボケにして、配向した材ネ４は、伸張及び配向方向には
引裂耐性の増加を殆どまたは全く示さないことも公知で
ある。この問題を解決しようとする従来の試みにおいて
は直線的に交叉配向したフィルムを使用した。しかし、
直線的に交叉配向したフィルムの加丁は幾分複雑である
。例えば、ライフエンハウセル（Ｒｅｉｆｅｎｈａｕｓ
ｅｒ）らの米国特許第３．７２６，７４３号及び第３，
９２６，７０６号参照のこと。またキュバラ）　（Ｋｕ
ｂａｔ　）らの米国特許第４，０７６．５６８号も参照
されたい。

これらの特許には直線的に交叉配向したフィルムの製造
法が記載されているが、当業界の専門家はこれらの特許
を読めば、これらの方法の適用範囲が非常に狭く、また
複雑であることが判るであろう。

本発明の第一の目的はヒ述の欠点を避は得る筒状の押出
物からフィルムを製造する方法を提供することである。

未発明の他の目的は強度及び引裂耐性が改善された、螺
線状に配向したフィルムの製造法を提供することである
。

本発明のさらに他の目的は強度及び引裂耐性が政商され
た、螺線状に配向したフィルムを提供することである。

本発明のさらに他の目的は強度及び引裂耐性が改善され
た、螺線状に交叉配向したフィルムの製造法を提供する
ことである。

本発明のさらに他の目的は強度及び引裂耐性が改善され
た、螺線状に交叉配向したフィルムを提供することであ
る。

本発明のさらに他の目的並びに本発明の広範な適用性は
下記の詳細な説明、・により当業界の専門家には明らか
になるであろう。

しかし、本発明の好適具体化例を示す下記の詳細な説明
は中に例示のために与えられたものに過ぎない。何故な
らば、下記の詳細な説明を読むことにより当業界の専門
家は本発明の範囲内において種々の変形を行うことがで
きるからである。

上記の目的並びに後で述べる他の目的は、強度及び引裂
耐性が改ｉされた螺線状に配向したフィルムの製造法を
提供する本発明により達成される。螺線状に配向したフ
ィルムは、配向５Ｉ能な筒状の押出物を長手方向に伸張
し、同時に、材料がその配向温度範囲にある間に、重合
体筒状押出物に軸方向の伸張力または回転力を与え、筒
状の押出物の分子形態を、螺線状の形に配向させ且つ螺
線状の形をとるようにすることにより、つくられる。し
かる後、筒状の押出物を冷却して分子配列を固定させ、
ロールを潰し、貯蔵ロールの方へ移送する。

本発明の好適具体化例に従えば、筒状の押出物の内面は
接着性、粘着性をもつ自己溶接性材料から成っている。

この具体化例においてｌま、収縮用のロールにより筒状
の押出物を潰す操作は、筒状の押出物の内面を自分自身
に自己溶接する操作を併進する温度及び圧力条件下にお
いて行われる。

筒状の押出物を潰し、その内面を自分自身の−Ｆに接着
した後、筒状の押出物は一体となった平らなフィルムに
変えられる。このフィルムは少なくとも一１枚の層から
成り、この層は、筒状の押出物が螺線状に配向している
結果として、互いに螺線状に交叉配向している。従って
、最終的な平らなフィルムは、螺線状に交叉配向した層
が存在するために゛、長手方向及び横方向の両方に強度
及び引裂耐性が増加した改善された物理的性質を示す。

添付図面においては、同じ参照番号は同様な材料または
装置を表わすが、特に本発明の一具体化例の模式的断面
図である第１図を参照すれば、筒状の押出物３は円形環
状のダイス型ｌのオリフィスから矢印４で示すように押
出される。押出物は図示しない従来公知の押出機により
円形のダイス型ｌに供給される。筒状の押出物は単一層
であることができ、この場合には筒状の押出物３は２に
おけるように単一の押出通路を通して供給するだけでよ
い。同時押出された多層構造物の場合には、第２の層は
第２の押出通路２ａを通して供給することができる。当
業界に公知のように、さらに他の押出通路及び押出機を
用い、さらに多くの層を供給することもできる。

押出後、筒状の押出物３を図示されていない当業界に公
知の急冷装置により冷却し、６ａで示すように回転して
いる収縮ロール６により、５に示すように潰される。収
縮ロール６は円形のダイス型１オリフイス１から筒状の
押出物３を押出す速度よりも速い速度で回転させる。収
縮ロール６の回転速度がこのように高いために、筒状の
押出物３が長手方向に伸張される。急冷装置は伸張中筒
状の押出物３の温度がその配向温度範囲内に保たれるよ
うに調節される。従って筒状の押出物は長手方向に配向
されるであろう、前述のように、急冷装置は当業界に公
知である。しかしこのような冷却装置の一例としてはカ
スケード形水流急冷装置がある。

本発明において極めて重要なことは、円形のダイス型の
オリフィスｌに関し矢印７で示されるように、連続的に
軸方向に回転するように収縮ロール６が構成されること
である。好ましくは、例えば９のような任意の輸送装置
及び貯蔵装置も収縮ロール６と一緒に軸方向に回転する
。収縮ロール６が連続的に軸方向に回転するために、長
手方向の伸張に螺線性が賦与され、従って筒状の押出物
３の分子が配向を起す。そのため、筒状の押出物３を潰
して８におけるように平らな形にすると、漬れて平らに
なった形状物８の重なり合った層は一定の螺線状の配向
を示す。螺線状に配向した形状物は長手方向及び横方向
一方に伸張、配向した要素から成っているから、螺線状
に配向した層は長手方向及び横方向の両方に引裂耐性が
改善されるであろう、即ち螺線状に配向したフィルムは
ｉ−を方向及び横力向の両方に引裂耐性が改善されてい
る結果として強度が全体として改善される。

第２図は本発明の好適具体化例を示す。この具体化例に
おいては、前以って押出され、貯蔵され冷却された管状
物１１の原材料ｌＯを、矢印１２ａに示すように回転す
るピンチ・ロール１２を通して供給する。しかる後半ら
な管状物１１を１３におけるように膨張させて筒状の構
造物３をつくる。加熱要素１４を用いて筒状の構造物３
の温度をその配向温度範囲内に上昇させる。また収縮ロ
ール６をピンチ・ロール１２より速い速度で回転させ筒
状構造物３の分子配列を長手方向に伸張し配向させる。

収縮ロール６及び好ましくは貯蔵ロール１６を第１図の
具体化例と同様に矢印７に示すように同時に一緒に゛軸
方向に回転させＳ筒状構造物３の分子配列を螺線状に配
向させる。この好適な具体化例の残りの工程は第１図の
具体化例と同じである。この具体化例は、押出された管
状物を先ず冷却し、次にその配向温度範囲に再加熱した
後に配向させると、より大きな配向度が得られるために
、第１図の具体化例よりも好適である。

本発明の範囲内で使用できる配向可能な熱可塑性材料は
当業界に公知である。このような配向可能な熱１１ｆ！
！！性材料は次のような単量体の重合体または重合体配
合物である。モノオレフィン及び共役ジオレフィン、例
えばエチレン、プロピレン、ブテン−１、イソブチン、
１．３−ブタジェン、イソプレン、及び他の脂肪族モノ
及びジオレフィン；ハロゲン置換オレフィン、例えば塩
化ビニル、塩化ビニリデン；モノ／ビニリデン芳香族化
合物、例えばスチレン、α−メチルスチレン、クロロス
チレン、及び他の芳香族オレフィン：及び他の不飽和単
量体、例えばアクリロニトリル、アクリルアミド等。イ
オノマー樹脂及びナイロンも使用できる。好適な配向可
能な熱可塑性材料は塩化ビニリデンから誘導された単位
を少なくとも５０東部％含む塩化ビニリデンと塩化ビニ
ルとの重合体である。この材料は酸素を透過しない特性
をもつものとして当業界に公知である。これらの材料の
配向温度範囲は当業界に公知である。

本発明のさらに好適な具体化例においては、螺線状に交
叉配向したフィルムが製造される。この賎体化例の重要
な特徴は、押出された単一層、或は同時押出された多層
構造物の場合には最も内側の層が、低融点、好ましくは
１６０〜２００”　Ｆの範囲内の融点を有し、且つ重合
体の自己溶接性、接着性の樹脂状熱可塑性材料から成っ
ていることである。押出された単一層の場合には自己接
着性の材料もまた配向可能でなければならない。

多層構造物が同時押出される場合には、最も内側の層は
配向可能であってもよいが、必ずしも配向０丁能である
必要はない。好適な接着性、自己溶接性材料は酢酸ビニ
ルから誘導された単位を１０〜４０重量％含むエチレン
と酢酸ビニルとの共重合体である。他の特に有効な接着
性、自己熔接性樹脂としては次のものが広く包含される
：不飽和エステル東合体、例えばエチレン／不飽和エス
テル共重合体、例えばエチレン／酢酸ビニル共重合体、
エチレン／プロピオン酸ビニル共重合体、エチレン／メ
タクリル酸メチル共重合体、エチレン／メタクリル酸エ
チル共重合体、エチレン／アクリル酸エチル共重合体、
エチレン／アクリル酸イソブチル共重合体等；不飽和カ
ルボン酸共重合体１例えば、エチレン／不飽和カルボン
酸共重合体、エチレン／アクリル酸ｔｔ、を合体、エチ
レン／メタクリル酸共重合体、エチレン／マレイン酸共
重合体、エチレン／フマル酸共重合体、エチレン／イタ
コン酸共重合体等−低分子級ポリエチレン、低分子量ポ
リプロピレン及び他の低分子量オレフィン重合体、さら
に他の有効な接着性、自己溶接性樹脂としてはイオン１
マー樹脂及び塩化ビニヘイ リデン屯合体、例えば塩化ビニリデン／塩化ビニル共重
合体、即ち塩化ビニリデンから誘導された単位を少なく
とも５０重量％含む塩化ビニリデンと塩化ビニルとの重
合体が含まれる。

この具体化例においては、収縮ロール６により筒状の押
出物３を潰す操作によって、筒状の押出物３の粘着性の
ある自己溶接性の内面に圧力をかけ自分自身に密着させ
る。上記のように接着性をもった自己溶接性の内面を有
するような筒状の押出物に対して用いられる場合、収縮
ロール６で押潰して圧力をかける操作によって、筒状の
押出物３の重なり合った内面が自分自身に自己溶接され
、それぞれ第１図および第２図の８または１５に示され
るような一体となった多層フィルムが生じる。筒状の押
出物３は螺線状に配向しているから、一体となった多層
フィルムは、押潰されて内面が自己溶接された時には、
互いに螺線状に交叉配向した二二枚の螺線状に配向した
層になるであろう。必要に応じ収縮ロール６を加熱し、
螺線状に配向した筒状の押出物３の内面の自己溶接を助
けることができる。螺線状に配向した筒状の押出物３を
押潰し内面を自己溶接して、８または１５のような螺線
状に交叉配向したフィルムにした後に、フィルムをロー
ル９または１６へと移送し貯蔵することができる。この
螺線状に交叉配向して一体となった多層フィルムは、フ
ィルムの横方向及び長り方向の両方において強度及び引
裂耐性が増加していることを特徴としている。螺線状に
交叉配向したフィルムをつくる最も好適な具体化例は第
２図に示したものである。何故なら前にも述べたように
この具体化例の方が配向の程度が大きくなるからである
。

外層かポリプロピレン、内層がエチレン／酢酸上ニルの
同時押出しされた筒状の押出物を用いた実験において本
発明方法を使用した場合、螺線状に交叉配向させる角度
を２０＠より大にすることは困難であることが判明した
。この制限は用いる材料によっても変化するが、その原
因は収縮ロール６をあまり速い速度で軸方向７に回転さ
せると、筒状の押出物３は螺線状に配向した分子形態を
取るよりも、むしろ゛物理的にねじれるという事実によ
るものである。一般に、螺線状の交叉配向角が大きい程
、横方向及び長手方向の両方における全体としての強度
及び引裂耐性は大きくなると、・ヤえるから、什１．ぼ
られたフィルム製品を多様な使用条件で使用する場合に
は、第２図の具体化例を更に変形して螺線状に交叉配向
したフィルムの全体としての強度及び引裂耐性をさらに
改善することが役立つであろう。有用であることが判明
した一つの変形法は第２図の具体化例によりさらに処理
する前に、例えば前述の気泡伸張法によって第２図の具
体化例の管状物ｌｌを成程度横方向に配向させる方法で
あるうこのような方法により、螺線状の交叉配向角が効
果的に増加し、強度が大で引裂耐性の大きな製品が得ら
れる。

木明細占の説明から当業界の専門家には本発明の概念を
種々変形することは容易であろう。例えば、ｆｉ終製品
が交叉結合していることが望ましい場合には、当業界に
公知のようにフィルム材料を照射することができる。こ
の種の変形は本発明の精神及び範囲内に入るものと考え
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−・具体化例の模式的断面図であり、
配向０■能な筒状の押出物を、押出された時に、同時に
長手方向に伸張し円形に回転させ、筒状フィルムの分イ
配タリを螺線状に配向させる。使用材料に依存して、こ
の具体化例においても螺線状に交叉配向したフィルムを
つくることができる。 第２図は本発明の好適な一具体化例の模式的断面図であ
り、この場合にはｎ；ｊ以って押出され冷却された配向
可能な筒状の押出物をその配向温度範囲に再加熱し、長
手方向に伸張し円形に回転させ、筒状フィルムの分子配
列を螺線状に配向させる。第１図の具体化例と同様に、
この第２図のより＆ｒｔｉｌな具体化例においても、使
用材料に依存して、螺線状に交叉配向したフィルムをつ
くることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、！Ｉｌｌ線状に配向したフィルム。 ２．１ｊ！線状に交叉配向したフィルム。 ３、塩化ビこリデンから誘導された単位を少なくとも５
   ０＠量％含む塩化ビニリデンと塩化ビニルとの共重合体
   の螺線状に配向した層から成る特許請求の範囲第１項記
   載のａ線状に配向したフィルム。 ４、酢酸ビニルから誘導された単位がｌＯ〜４０　ｔ　
   ｆｆｌ：％であるエチレンと酢酸ビニルとの共重合体の
   螺線状に配向した層から成る特許請求の範囲第１項記載
   の螺線状に配向したフィルム。 ５、ポリエチレン、またはナイロン、またはポリプロピ
   レン、または照射ポリエチレンから成る群から選ばれる
   螺線状に配向した層から成る特許請求の範囲第１項記載
   の螺線状に配向したフィルム。 ６．２０’　より小さい角度で交叉した少なくとも−で
   １枚の螺線状に配向した層から成る特許請求の範囲第２
   項記載の螺線状に交叉配向したフィルム。 ７、塩化ビニリデンから誘導された単位を少なくとも５
   ０重着％含む塩化ビニリデンと塩化ビニルとの共重合体
   の螺線状に交叉配向した層から成る特許請求の範囲第２
   項記載の螺線状に交叉配向したフィ°ルム。 ８、酢酸ビニルから誘導された単位がｌθ〜４０眠噺％
   であるエチレンと酢酸ビニルとの共重合体の螺線状に交
   叉配向した層から成る特許請求の範囲第２項記載の螺線
   状に交叉配向したフィルム。 ９、ポリエチレン、またはナイロン、またはポリプロピ
   レン、または照射ポリエチレンから成る群から選ばれる
   螺線状に交叉配向した層から成る特許請求の範囲第２項
   記載の螺線状に交叉配向したフィルム。 ｌＯ１酢酸ビニルから誘導された単位がｌＯ〜４０東量
   ％であるエチレンと酢酸ビニルとの共重合体の内層を特
   徴とする特許請求の範囲第７項記載の螺線状に交叉配向
   したフィルム。 １１、ダイス型から配向ｏ（能な熱可塑性フィルムの管
   状物を押出し、 該配向可能なフィルムを該フィルムの配向温度範囲内の
   温度に加熱し、 ａ＋力方向伸張及び軸方向の回転を該配向可能なフィル
   ムに対して同時に行うことを特徴とする螺線状に配向し
   たフィルムの製造法。 １２、粘着性で自己溶接性の内面をもった配向可能な熱
   可蝦性フィルムの管状物を押出し、該配向可能な熱可塑
   性フィルムを該フィルムの配向温度範囲内の温度にｈｒ
   ｉ熱し、長手方向の伸張及び軸方向の回転を該配向可能
   なフィルムに対して同時に行い、 該管状物を潰して該管状物の内面を自己溶接させる１程
   から成る螺線状に交叉配向したフィルムの製造法。 １３、多層の管状物を特徴とする特許請求の範囲第１１
   項記載の方法。 １４　、　長−ｒ、方向に伸張し軸方向に回転させる前
   に、該管状物を横方向に配向させる工程をさらに含む特
   許請求の範囲第１１項記載の方法。 １５、多層の管状物を特徴とする特許請求の範囲第１２
   項記載の方法。 ｔｓ、ｉ手方向に伸張し軸方向に回転させる前に、該管
   状物を横方向に配向させる工程をさらに含む特許請求の
   範囲第１２項記載の方法。