JPS5843253B2 - ポリエステルイチジクエンシンフイルムノセイゾウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ポリエチレンテレフタレートの一軸延伸フイ
ルムの製造方法に関するものである。

さらに詳しくいえば、本発明はフィブリル化が防止さ瓢
かつ熱時における寸法安定性の良好なポリエチレンテレ
フタレートの一軸延伸フィルムを簡単にかつ効率よく製
造する方法に関するものである。

これまで、例えば極限粘度〔η〕が０．６５以上という
高重合度のポリエチレンテレフタレートを４倍以上に延
伸してフィブリル化しない一軸延伸フイルムを製造する
ことは知られている（特公昭４９−２０３８５号公報）
。

しかし、この方法では縦方向の強度を所要限度以上に維
持しなければならないため配向分子のひずみにより、得
られたフィルムは加熱時の延伸方向の熱収縮がかなり大
きくなることを免れない。

このようにポリエチレンテレフタレートについては、−
軸延伸フィルムは、物理的性質に関し種々の問題がある
ため、工業的には二軸延伸フィルムのみが製造されてい
る。

この製造方法としでは、従来からサーキュラ−ダイを用
いてインフレーション方式により製膜された管状層をブ
ロ一方式で同時二軸に延伸する方法を中心に安価な生産
方式を目的としたプロセスが開発され、一部工業的にも
実施されてきた。

しかしながら、この方式は確かにフィルムロスの少ない
点、設備がテンタ一方式に比べて安価な点などですぐれ
ているが、延伸、熱処理の条件設定がむずかしく、厚み
ムラも制御しにくい上に、特に熱処理を十分に行わしめ
ることが困難で製品フィルムの品質が劣るものしか得ら
れなかった。

本発明者らは、従来のポリエチレンテレフタレートの一
軸延伸フイルムのもつ欠点を改良し、簡単な操作ですぐ
れた性質をもつフィルムを製造する方法を開発すべく、
ポリエチレンテレフタレートの特徴である分子のからみ
あいと、結晶化速度の遅い点などを充分検討して延伸速
度と熱処理温度にある制限を設けた上、熱処理時の２枚
のフィルムの融着を防ぐ方法を種々試みた結果、延伸後
（熱処理前）のフィルムの表面状態がある範囲内のもの
のみが円滑な延伸、熱処理、２枚のはく離をもたらすこ
とが可能であることを見出した。

以上のような各要因がすべて組み合わされて、本発明の
方法が可能になったものであって、フィルム品質を高品
位に保ちながら、その製造コストを安価に保つプロセス
を完成するに至ったものである。

さらに本発明の構成要件について詳しく述べると、まず
本プロセスを成立せしめるポリエステルとしては、実質
的にポリエチレンテレフタレートから成るポリマーであ
って、その重合度がオルソクロロフェノール１係溶液を
３５°Ｃで測定したときの極限粘度〔η〕で０．７５以
上のものを用いれば良い。

ここで〔η）０．７５未満のものは、延伸後の高温（２
００〜２４０’Ｃ）熱処理においてフィブリル化傾向を
示し、フィルムは延伸方向の引裂き強度が弱く、耐衝撃
性に劣ったものしか得られず、実用にならない。

極限粘度〔η〕が、０．７５以上のポリエチレンテレフ
タレートから実質的に成る合成樹脂の溶融状態から冷却
過程での結晶化開始温度は、３０℃／分の降温速度で測
定した示差熱測定（ＤＳＯ）ではピークが現れないこと
から、徐冷した条件下で実質的に無定形のフィルムが得
られることがわかる。

これは、通常行われているインフレーション製膜法によ
り空気冷却された管状層が実質的に非晶層で得られるこ
とを意味し、実際に全く白化を伴わない透明性の良好な
フィルム管状体が容易に得られる。

このような高重合度ポリエチレンテレフタレートは、通
常の溶融重合法によって得ることもできるが、溶融粘度
が高いため発熱、分解などの問題を生じるので、むしろ
普通の重合度を有する重合体を固相重合して重合度を高
めていく方法が有利である。

本発明方法における延伸は、毎分５００００％以上とい
う極めて高速度で行う必要がある。

従来普通に行われている延伸方法、例えば遅速ロールと
迅速ロールとの間の回転速度の差を利用して延伸する方
法では、充分な分子配向を得るには４倍以上という高倍
率を必要とする上に、配向した分子の歪が大きくなるた
め熱固定時の収縮応力が大きく熱固定において充分な結
晶化１分子安定化が得られず製品の加熱寸法安定性が不
充分になる。

例えば従来方法では１０５℃で３０分間加熱したときの
収縮率が３係以下のものを得ることが不可能であり、こ
れが従来の二軸延伸フィルムに比べ最も問題となる点で
あった。

これに対し、本発明では毎分５００００％以上という極
めて高速度で変形を分子層に与えるため、−挙に安定な
配向状態が得られ、しかも低倍率の延伸で著しい配向効
果がもたらされるためフィルムの破断などの不都合を防
止しうる。

本発明における延伸倍率は２．５〜３．９の範囲になる
ように選ばれる。

２．５倍未満では配合効果が不充分であるし、３．９倍
よりも大きいとフィルム破断の頻度が多くなる。

本発明における高い延伸速度を与える装置としては、ロ
ール間隔を短かくし、延伸点が高速回転する粗面ロール
上の極めて微小な区間例えば１ｍ以下の巾の中で固定さ
れるようなものが好ましい。

この場合の延伸速度は次の式によって求められる。

Ｓ：延伸速度（係／分） Ｘ：延伸倍率 Ｖ：未延伸フィルムのｔｅｅｄ速度（ｍ／分）ｄ：フィ
ルムの延伸に要する距離（ｍ） （延伸部のフィルムフリーパスライン間隔を示す） また延伸温度としては特に制限はないが分子配向を円滑
に行いうる温度としては７５〜１２０℃、特に８０〜１
００℃が好ましい。

これ以下では高速度延伸においてボイドの発生、フィル
ム破断が起りやすいし、またこの範囲を越すと、分子の
フローが起るので分子の配向が不充分となり、目的とす
る延伸効果が上らない。

また、この延伸後に得られる管状層の内面同志のフィル
ムの動摩擦係数が０．３０〜０．６０の範囲になるよう
にすることが必要である。

これが０．３０未満になると、２枚の管状層がロール間
を通過する際にずれを生じやすく、しわの発生する原因
になる。

一方、０．６０よりも大きい摩擦係数では２００〜２４
０℃での熱処理工程に於いて融着または凝融着現象が起
り、２枚に切り開くことが不可能になるかあるいは、た
とえ可能でもはがした面にはく離の跡がつき、フィルム
外観を悪くすることになる。

もちろん２００℃以下の熱処理、例えば１８０℃で熱処
理を行えば２枚に開くことは摩擦係数が０．６０を越え
ても可能であるが、その場合は従来技術と同じ程度の加
熱収縮率のものしか得られず、本発明の目的とする１０
５℃での収縮率が３％以下のフィルムを得ることはでき
ない。

延伸後の管状層の内面における動摩擦係数を０、３０な
いし０．６０とするのは、例えばあらかじめポリエステ
ル中に化学的に不活性な無機化合物の微粒子を添加し、
延伸によりそれをフィルム表面に現出させその凹凸効果
によりフィルム相互の動摩擦係数を低下させるか、ある
いは管状層の内面にあらかじめなんらかの易滑性付与剤
例えばタルクなどを塗布するか、あるいは内面のみ結晶
化を促進させて結晶層の凹凸を生じさせることにより行
うことができる。

しかし、最も好ましい方法はポリエステル中に無機化合
物の微粒子（０，１〜１０％程度の平均粒径をもつ粒子
）を添加する方法である。

この無機化合物としては例えば二酸化チタン、カオリン
、酸化ケイ素、炭酸カルシウムなどが用いられる。

また延伸後のフィルムの動摩擦係数を所望の数値に制御
するのは、添加物の種類および添加量を適当に選択する
ことにより行う。

本発明における延伸温度には特に制限はなく、通常使用
される延伸温度が用いられる。

延伸工程に引続いて行われる熱処理工程は、２００〜２
４０℃の温度範囲で行われる。

この温度が２００℃未満であれば熱処理による効果が不
充分である。

これは本発明で用いられるポリエステルの結晶化速度が
極めて遅いことに基くものであって、通常の重合度（極
限粘度０．６０程度）のものでは結晶化速度が速いため
に１５０°Ｃ以上例えば１８０℃の熱固定でも所望の加
熱収縮率をもつ一軸延伸フイルムが得られるが、もちろ
んフィブリル化防止は達成されない。

熱処理装置としては、テンタ一方式（エアオープン方式
）、加熱ロール方式、赤外線ヒーターなどによる熱照射
方式またはこれらの組み合わせが考えられるが、コスト
面を考慮して加熱ロールに接触させる方式が最も好まし
い。

この場合加熱ロールを粗面化した方がより円滑な熱固定
が可能であり、鏡面ロールではいわゆるスティックスリ
ップが発生してフィルム外観を悪くする。

またロール間隔を狭めて巾方向の拘束力を強め、フィル
ムの巾方向の収縮をできるだけ小さくすることが好まし
く、実際にはロール上での収縮を５〜１０％、好ましく
は５％以下に抑えた方が良い。

これは収率の低下のみならず、フィルムのフィブリル化
傾向にもわずか影響があるためである。

また熱処理時の縦方向のフィルムの緊張の程度は−５な
いし１５係程度が好ましく、これ以下（−５％より小す
なわち５係以上の弛緩）ではフィルムの平面性が悪くな
り、これ以上（１５係以上のドロー）ではやはりフィル
ム外観が悪くなる上に、熱固定効果が充分上らず、加熱
収縮率が大きくなる。

熱処理を終えたフィルムは両端部をトリミングして、２
枚にはがし、２本の巻取軸を備えた巻取機で同時に巻取
る。

この場合、インフレーション法による製膜であるので未
延伸状態では両端部の厚みがＴ−グイ法のように厚くな
っていることはなく、また縦延伸においても本発明の方
法のように高速度の変形を与えることはネックイン（巾
方向の収縮）が小さいことにつながる。

このため両端部の厚化現象は通常の延伸方法に比べてご
くわずかであり、熱処理時の巾方向収縮はほぼ金山にわ
たり均一に起るので、結果として、両端部のトリミング
ロスは極めて少なくてすみ、重量換算でのロスの割合を
５％以下にすることは容易である。

ここに本発明の方法が従来の方法に比べて著しく経済的
に優れたものであることが判る。

以上記載した本発明の方法についで、さらに具体的に述
べるためにその実施例を示す。

実施例 １ 固相重合により得られたカオリンクレーを０．２５重量
饅含有したポリエチレンテレツクレートを抽出機にフィ
ードし、２８０℃で溶融したのち、サーキュラ−ダイよ
り押し出して空気により冷却しながらＢＵＲ（Ｂｌｏｗ
Ｕｐ Ｒａｔｉｏ）２．０にてインフレーション製膜
を行い、厚さ６０μの管状層を得た。

この層をオルトクロロフェノール１％溶液として３５℃
で測定したときの極限粘度〔η〕は０．７８であり、四
塩化炭素／ｎ−へブタンの密度勾配管中２０℃で測定し
た密度は１．３３５を示し、実質的に非晶体であった。

次にこの層を３本組みのロールを用い、中央のロールを
粗面加工（２，０μＲｍａｘの梨地）し、はじめの１本
までを低速、中央ロール以降を高速にして駆動し各ロー
ル間隔を２７１ｇ１にセットし、延伸温度を中央粗面ロ
ールで設定するような熱延伸装置で延伸温度、速度を変
え、また延伸フィルムをそのまま加熱ロールに導いて熱
固定を行った。

熱固定を終えたフィルムは両端トリミングして２枚に開
き、それぞれ紙管に巻き取った。

この際に採用した延伸条件、熱処理条件とそれに対して
得られたフィルムの物性を第１表に示す。

なお、各データの測定条件は下記の通りである。

１）動掌擦係数ニスリップラスグーによるフィルム２）
破断強・伸度： ＪＩＳ−０−２３１８３）引裂強度：
ＪＩＳ−Ｐ−８１１６ （エレメンドルフ引裂強度） ４）加熱収縮率：１５０℃、２時間のフィルムの曝露前
後の寸法変化を測定。

実施例 ２ 実施例１と同じ装置を用いて、ポリエステルの〔η〕と
易滑性を付与するための添加剤の種類、量を変化させた
。

このときのインフレーション製膜の条件は前記と同じと
し、縦延伸条件および熱処理条件は次の如きもので一定
に保った。

延伸温度：８０°Ｃ 延伸倍率：３．５倍 ＊＊ 延
伸速度：６０，０００％／分 熱処理温度：２２０’Ｃ 熱処理時のフィルムドロー：Ｏ係 ポリエステル条件と、フィルム製造工程中での挙動、お
よび得られたフィルムの物性を第２表に示す。

なおフィルム物性の測定方法は実施例１と同じ方法によ
った。

以上実施例のうち、／１６１は延伸倍率不足で延伸の効
果がみられず外観も不良、屑７は延伸温度が高すぎて分
子配向がかからず、／１６８は延伸速度が遅すぎて抗フ
ィブリル性、寸法安定性共に不良、涜１１は延伸温度低
すぎて安定なフィルム走行性得られず、涜１２は熱処理
温度が低すぎて寸法安定性不良、慮１３は熱処理温度高
すぎて熱処理時にフィルムの融着およびへたりにより破
断多く、／１６１６〜１８およびＡ２２はフィルムの摩
擦係数が高すぎて２枚に開かず、／１６２０は逆に摩擦
係数低すぎて（フィルム相互がすべりすぎて）延伸時お
よびその後でフィルムのしわ発生で製品として使えず１
．％２４．２５は未延伸フィルムの重合度が低くてフィ
ブリル化傾向が犬であるという範囲外のものをそれぞれ
比較例としであげたものである。

これら実施例の結果からも明かなように本発明は構成要
件にあげたすべての条件が組み合わさり、相互に関連し
て、従来工業的に行われていなかったポリエステルの一
軸延伸フイルムで、延伸方向（ＭＤ）にきわめて寸法安
定性にすぐれたフィルムを、インフレーション製膜から
スタートして、−挙に２枚のフィルムを得るという極め
て能率的な生産方式を完成させたものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 極限粘度〔η〕が０．７５以上のポリエチレンテレ
   フタレートをフィルム管状体に底形し、これをたたんだ
   状態で縦方向に分子配向可能な温度において毎分５００
   ００％の速度で延伸倍率が２゜５〜３．９かつ管状体内
   側の動摩擦係数が０．３０〜０．６０になるように延伸
   し、次いで２００〜２４０℃で熱固定処理したのち、管
   状体を切り開き２枚の長尺フィルムとし巻き取ることを
   特徴とするポリエステル−軸延伸フィルムの製造方法。