KR101037264B1

KR101037264B1 - 중합체 필름 연신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101037264B1
Application number: KR1020107015489A
Authority: KR
Inventors: 윌리암 더블유. 메릴; 제프리 엔. 잭슨; 앤드류 티. 러프; 데지레 엘. 톰슨; 존 에이. 위틀리; 제프리 디. 아문손; 커티스 에이. 하비
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2011-05-26
Also published as: EP1565304A2; CN100369738C; EP2572856A3; EP2572857A3; AU2003286529A1; WO2004050331A3; US20050120524A1; EP2572860A3; US7316558B2; EP2572858A2; EP2572859B1; EP2572859A3; CN1713978A; EP2572857B1; US20040099992A1; JP2006507961A; JP2011051355A; EP2572860A2; EP2572858B1; KR101026054B1

Abstract

연신된 중합체 필름은 광학 용도를 비롯한 각종 용도에 사용될 수 있다. 연신 장치 내의 연신 트랙의 형태 및 연신 조건은 필름 특성을 결정하거나 영향을 줄 수 있다. 연신 방법 및 장치는 조정가능한 또는 대역 형성된 연신 영역을 포함할 수 있다.

Description

중합체 필름 연신 방법 및 장치{METHODS AND DEVICES FOR STRETCHING POLYMER FILMS}

본 발명은 일반적으로 중합체 필름을 연신시키는 방법 및 장치, 및 그 방법 및 장치에 의해 얻어지는 필름에 관한 것이다. 본 발명은 또한 조정가능한 또는 대역 형성된 연신 영역을 이용하여 중합체 필름을 연신시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.

중합체 필름을 연신시키는 다양한 이유가 있다. 연신은 목적하는 기계적, 광학적 및 다른 필름 특성을 향상시키거나 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 중합체 필름을 연신하여 광학 특성 중의 목적하는 일축 배향 또는 일축에 가까운 배향도를 제공할 수 있다. 일반적으로, 복굴절 중합체의 완전한 일축 배향 결과 3개의 직교 방향 중 2개 방향 (예를 들면, 도 4에 예시된 바와 같이 필름의 폭 (w) 및 두께 (T) 방향)에서의 굴절율이 동일한 필름 (또는 필름의 층들)이 형성된다. 제3 방향 (예를 들면, 필름의 길이 (L) 방향을 따름)에서의 굴절율은 다른 두 방향에서의 굴절율과 상이하다. 전형적으로, 완전한 일축 배향이 필요한 것은 아니며, 중합체 필름의 최종 사용 목적을 포함한 각종 인자에 따라 최적 조건으로부터의 어느 정도의 편차는 허용될 수 있다.

광학적 용도에서, 일축 배향된 필름은 다양한 다른 시야각에 대해 더욱 균일한 성능과 같은 유용한 광학 특성을 제공할 수 있다. 또한, 다른 용도에서는 중합체 필름의 일축 배향 또는 일축에 가까운 배향이 유리할 수 있다. 예를 들면, 일축 배향된 필름은 배향 방향을 따라서 더욱 쉽게 피브릴화 또는 인열된다.

일반적으로, 본 발명은 중합체 필름을 연신시키는 방법 및 장치에 관한 것이다. 한 실시태양은 필름을 연신시키는 장치이다. 그 장치는 필름의 대향 말단을 붙잡는 다수의 그립핑 요소 (gripping element), 다수의 그립핑 요소가 이동하는 대향 트랙 및 하나 이상의 트랙 형태 제어기를 포함한다. 대향 트랙은 트랙이 일반적으로 그립핑 요소에 의해 붙잡혀지는 필름을 연신시키도록 확장(diverging)되는 일차 연신 영역을 형성한다. 일차 연신 영역 내의 각 대향 트랙은 일차 연신 영역을 거쳐 트랙의 길이를 연장시키는 하나 이상의 연속 레일을 포함한다. 트랙 형태 제어기(들)은 일차 연신 영역 내의 하나 이상의 연속 레일에 연결되며 일차 연신 영역 내의 트랙의 형태를 변형시키기 위해 연속 레일에 힘을 가할 수 있다.

또다른 실시태양은 이러한 장치를 이용하여 필름을 연신시키는 방법이다. 그 방법에서, 하나 이상의 트랙 형태 제어기는 하나 이상의 트랙의 형태를 변형시키기 위해 하나 이상의 연속 레일에 힘을 가하도록 작동된다. 필름의 대향 말단은 그립핑 요소를 이용하여 붙잡혀진다. 필름은 대향 트랙을 따라서 일차 연신 영역으로 이송된다. 그후에, 필름은 일차 연신 영역 내에서 연신된다.

또다른 실시태양은 필름을 연신시키는 장치이다. 그 장치는 필름의 대향 말단을 붙잡는 다수의 그립핑 요소 및 다수의 그립핑 요소가 이동하는 대향 트랙을 포함한다. 대향 트랙은 트랙이 그립핑 요소에 의해 붙잡혀지는 필름을 연신시키도록 일반적으로 확장되는 일차 연신 영역을 형성한다. 일차 연신 영역은 (i) 트랙을 기반으로 기계 방향 연신비 (MDDR) 및 횡방향 연신비 (TDDR)가 다음 관계

MDDR < (TDDR)^-1/2

를 가지며 TDDR이 0.5 이상으로 증가되도록 구성되고 배열된 초기 연신 대역; 및 (ii) MDDR이 (TDDR)^-1/2과 거의 동일하고 TDDR이 0.5 이상으로 증가되도록 구성되고 배열된 후기 연신 대역을 포함한다. 또다른 실시태양은 이 장치를 이용하여 필름을 연신시키는 방법이다.

본 발명의 또다른 실시태양은 필름을 연신시키는 방법이다. 그 방법은 필름을 연신 영역으로 이송시키는 것을 포함한다. 그후에, 필름은 그 필름의 대향 에지를 일반적으로 확장되는 경로를 따라서 이송시킴으로써 필름의 횡방향 치수가 4배 넘게 증가되도록 연신된다. 일반적으로 확장되는 경로는 연신 중에 다음 관계

MDDR < (TDDR)^-1/2

를 갖는 경로를 기반으로 기계 방향 연신비 (MDDR) 및 횡방향 연신비 (TDDR)를 제공하도록 구성되고 배열된다. 그 경로는 필요시에 동일평면에 있을 수 있다.

본 발명의 또다른 실시태양은 필름을 연신시키는 방법이다. 그 방법은 필름을 연신 영역으로 이송시키는 것을 포함한다. 그후에, 필름은 그 필름의 대향 에지를 일반적으로 확장되는 동일평면 경로를 따라서 이송시킴으로써 필름의 횡방향 치수가 2.5배 이상으로 증가되도록 연신된다. 일반적으로 확장되는 경로는 연신 중에 다음 관계

MDDR < (TDDR)^-1/2

1/(MDDR x TDDR¹ ^/2) < 2

를 갖는 경로를 기반으로 기계 방향 연신비 (MDDR) 및 횡방향 연신비 (TDDR)를 제공하도록 구성되고 배열된다.

본 발명의 또다른 실시태양은 필름을 연신시키는 방법이다. 그 방법은 필름을 연신 영역으로 이송시키는 것을 포함한다. 그후에, 필름은 그 필름의 대향 에지를 일반적으로 확장되는 동일평면 경로를 따라서 이송시킴으로써 필름의 횡방향 치수가 4.6배 이상으로 증가되도록 연신된다. 일반적으로 확장되는 경로는 연신 중에 다음 관계

0.9 * MDDR < (TDDR)^-1/2

1/(MDDR x TDDR¹ ^/2) < 2

본 발명의 한 실시태양은 필름을 연신시키는 방법이다. 그 방법은 필름을 연신 영역으로 이송시키는 것을 포함한다. 그후에, 필름은 그 필름의 대향 에지를 일반적으로 확장되는 경로를 따라서 이송시킴으로써 연신된다. 일반적으로 확장되는 경로는 (i) 일반적으로 확장되는 경로가 다음 식

±(x)/(x₁) = (1/4)(x₁/x₀)(y/x₁)² + 1

에 해당하는 함수 형태를 갖는 초기 연신 대역 및 (ii) 일반적으로 확장되는 경로가 다음 식

±(x)/(x₂) = (1/4)(x₂/x₀)((y-A)/x₂)² + 1

(상기 식에서 x₂ 및 x₁은 상이하며, A는 y-축 오프셋임)에 해당하는 함수 형태를 갖는 후기 연신 대역을 포함하도록 구성되고 배열된다.

본 발명의 상기 요약은 본 발명의 개시된 각 실시태양 또는 모든 수행을 설명하기 위한 것은 아니다. 이어지는 도면 및 상세한 설명은 이들 실시태양을 더욱 상세하게 예시한다.

본 발명은 첨부 도면과 관련된 본 발명의 각종 실시태양의 다음의 상세한 설명을 고려하여 더욱 완전히 이해될 수 있다.

도 1은 필름을 연신시키는데 사용되는 선행 기술의 텐터 (tenter) 장치의 개략 평면도이다.
도 2는 연신 공정 전과 후의, 도 1에 도시된 선행 기술 공정에서의 필름의 일부분의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한 면에 따른 단계들을 나타내는 블록도이다.
도 4는 연신 공정 전과 후의, 일축 연신 공정에서의 필름의 일부분의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 연신 공정의 한 실시태양 및 연신 장치의 한 실시태양의 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 연신 장치의 일부분의 개략 평면도이다.
도 7은 도 6의 장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 연신 장치의 전처리 영역의 한 실시태양을 예시하는 연신 장치의 트랙의 일부분의 개략도이다.
도 9는 본 발명에 따른 연신 장치의 일차 연신 영역에 대한 조절가능한 트랙의 한 실시태양의 개략도이다.
도 10은 본 발명에 따른 연신 장치에 대한 인취 시스템의 한 실시태양의 개략도이다.
도 11은 본 발명에 따른 연신 장치에 대한 인취 시스템의 다른 실시태양의 개략도이다.
도 12는 본 발명에 따른 연신 장치에 대한 인취 시스템의 제3 실시태양의 개략도이다.
도 13은 본 발명에 따른 연신 장치에 대한 인취 시스템의 제4 실시태양의 개략도이다.
도 14는 본 발명에 따른 연신 장치에 대한 인취 시스템의 제5 실시태양의 개략도이다.
도 15는 본 발명에 따른 연신 장치의 일차 연신 영역에 대한 트랙의 다른 실시태양의 개략도이다.
도 16은 본 발명에 따른 연신 장치에 대한 트랙 및 트랙 형태 제어 유닛의 한 실시태양의 개략 측단면도이다.
도 17은 예를 들어, 도 1에 예시된 것과 같은 통상의 연신 장치에 사용하기 위한, 본 발명에 따른 인취 시스템의 한 실시태양의 개략도이다.
도 18은 본 발명에 따른 연신 장치의 일차 연신 영역에 대한 적당한 경계 궤적의 예의 그래프이다.
도 19는 다른 포물선 구조의 다른 연신 영역의 사용을 예시하는, 본 발명에 따른 연신 장치의 일차 연신 영역에 대한 적당한 경계 궤적의 예의 그래프이다.
도 20은 적당한 포물선 또는 실질적으로 포물선인 경계 궤적에 대한 선형 근사인 경계 궤적을 포함하는, 본 발명에 따른 연신 장치의 일차 연신 영역에 대한 적당한 경계 궤적의 예의 그래프이다.
도 21은 도 16의 한 실시태양의 트랙 및 트랙 형태 제어 유닛의 일부분의 개략도이다.
도 22는 도 16의 한 실시태양의 트랙 및 트랙 형태 제어 유닛의 다른 부분의 개략도이다.

본 발명이 각종 변형 및 대안적 형태를 가질 수 있지만, 그의 특징은 도면에 예로서 나타내어져 있으며 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명을 기재된 특정 실시태양으로 제한하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 오히려, 본 발명의 취지 및 영역 내에 드는 모든 변형, 등가사항 및 대안을 커버하려는 것이다.

본 발명은 중합체 필름을 연신시키는 방법 및 장치, 및 그 방법 및 장치를 사용하여 제조되는 필름에 적용가능한 것으로 생각된다. 또한, 본 발명은 조정가능한 또는 대역 형성된 연신 영역을 포함하는, 중합체 필름을 연신시키는 방법 및 장치에 관한 것이다. 필요시에, 이들 방법 및 장치를 이용하여 중합체 필름을 연신시켜 일축 배향 또는 일축에 가까운 배향을 얻을 수 있다. 그 방법 및 장치는 다른 배향 상태를 얻기 위해 사용될 수도 있다.

본 발명은 일반적으로 많은 다른 중합체 필름, 재료 및 공정에 적용가능하다. 본 발명은 중합체 광학 필름의 제조에 특히 적합한 것으로 생각된다. 본 발명의 방법 및 장치는, 필요시에 통상의 방법 및 장치를 이용하여 제조된 광학 필름에 비해 개선된 광학 성능, 개선된 광학 특성, 제어 방식 또는 방향의 증가된 파단 또는 인열 경향, 향상된 치수 안정성, 더 우수한 가공성, 더 용이한 제조가능성 및 더 적은 비용으로부터 선택된 하나 이상의 특성을 갖는 광학 필름 또는 다른 필름을 제조하는데 이용될 수 있다.

각종 광학 필름은 본 발명에 따라서 연신 또는 드로잉될 수 있다. 필름은 단일 또는 다층 필름일 수 있다. 적합한 필름은 예를 들면, 미국 특허 제5,699,188호; 5,825,543호; 5,882,574호; 5,965,247호; 및 6,096,375호; 및 PCT 특허 출원 공보 제WO 95/17303호; WO 96/19347호; WO 99/36812호; 및 WO 99/36248호 (각각이 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용됨)에 개시되어 있다. 본원에 기재된 장치 및 방법은 미국 특허 출원 제10/156,347호 및 10/156,348호 및 미국 임시 특허 출원 제60/294,490호 (모두 본원에 참조문헌으로 인용됨)에 기재된 장치 및 방법에 대한 개선, 추가 또는 변화를 포함한다.

본 발명에 따라서 제조된 필름은, 예를 들어 편광기, 반사 편광기, 이색 편광기, 배향 반사/이색 편광기, 흡수 편광기 및 지연기 (z-축 지연기 포함)를 비롯한 각종 제품에 유용할 수 있다. 중합체 필름은 모노리스 또는 다층 중합체 필름일 수 있다. 중합체 필름은 또한 예를 들어, 미국 특허 제5,783,120호; 5,825,543호; 5,867,316호; 6,057,961호; 6,111,696호; 및 6,179,948호 및 미국 특허 출원 제09/871,130호 및 09/686,460호 (모두 본원에 참조문헌으로 인용됨)에 기재된, 확산기 또는 확산 반사 편광기와 같은 광학 효과를 형성하는 비혼화성 블렌드 층들을 포함할 수도 있다. 중합체 필름은 연신 전 또는 후에 제공되는 코팅 또는 추가의 층들을 포함할 수 있다. 일부 적합한 코팅 및 층들의 예는 본원에 참조문헌으로 인용된 미국 특허 제6,368,699호에 기재되어 있다. 일부 실시태양에서, 중합체 필름은 추가의 편광 소자, 예를 들면 용융 압출성 배향 염료, 와이어 그리드 편광 소자 등을 포함한다. 유용한 구조의 일례는 필름 상에 형성된, 예를 들어 필름 연신 전 또는 후에 필름 상에 코팅된 폴리비닐 알코올 (PVA) 층을 가진 필름이다. PVA는 예를 들어, 요오드 염색, 산 탈수 또는 염료 포매법을 통해 이색 편광층을 형성하도록 후-가공될 수 있다. 기판은 자체가 광학 반사능이 있거나 없는 모노리스 필름 또는 다층 구조일 수 있다. 이 구조에 사용하기에 적합한 PVA 필름의 예는 본원에 참조문헌으로 인용된 미국 특허 제6,113,811호에 기재되어 있다.

본 발명의 특별한 필름은 예를 들어, 전면 및 후면 투사 시스템을 위한 편광 빔분할기와 같은 장치 내의 성분으로서 또는 디스플레이 (예를 들면, 액정 디스플레이) 또는 마이크로디스클레이에 사용되는 휘도 강화 필름으로서의 용도를 갖는다. 본 발명에 따른 하기 연신기는 길이 오리엔터와 함께 사용되어 거울을 제조할 수도 있음에 주목해야 한다.

일반적으로, 공정은 기계 방향 (MD), 횡방향 (TD) 및 수직 방향 (ND)에 해당하는 3개의 상호 직교 축에 대해 설명될 수 있는 필름을 연신시키는 것을 포함한다. 이들 축은 도 4에 예시된 필름의 폭, 길이 및 두께에 해당한다. 연신 과정에서는 필름의 영역 (20)을 초기 배위 (24)로부터 최종 배위 (26)로 연신시킨다. 기계 방향은 연신 장치, 예를 들면 도 5에 예시된 바와 같은 장치를 거쳐 필름이 이동하는 일반적 방향이다. 횡방향은 필름의 면 내에 있는 제2 축이며 기계 방향에 직각이다. 수직 방향은 MD 및 TD 둘다에 대해 직각이며 일반적으로 중합체 필름의 두께 차원에 해당한다.

도 3은 본 발명에 따른 공정의 블록도이다. 단계 (30)에서, 필름은 그 필름을 연신시키기 위한 장치에 공급되거나 제공된다. 공정은 임의로 전처리 단계 (32)를 포함한다. 필름은 단계 (34)에서 연신된다. 필름은 임의로 단계 (36)에서 후처리된다. 필름은 단계 (38)에서 연신 장치로부터 제거된다.

도 5는 본 발명의 연신 장치 및 방법의 한 실시태양을 예시한다. 도 3에 의해 예시된 공정은 연신 장치와 별도로, 하나 이상의 추가의 장치를 이용하여 이루어질 수 있음을 인지할 것이다 (최소한 도 3의 단계 (34)를 수행함). 이들 하나 이상의 추가의 장치는 연신 장치에 의해 수행되는 바와 같이 도 3에 예시되고 도 5에 도시된 하나 이상의 비-연신 기능 (예를 들면, 단계 (30, 32, 36 및 38)에 의해 표시되는 기능)을 수행한다.

도 5의 예시된 실시태양에서, 장치는 필름 (40)이 연신 장치내로 도입되는 영역 (30)을 포함한다. 필름은 임의의 바람직한 방법에 의해 제공될 수 있다. 예를 들면, 필름은 롤 또는 다른 형태로 생산되고 그후에 연신 장치로 제공될 수 있다. 또다른 예로서, 연신 장치는 압출기 (예를 들면, 필름이 압출에 의해 형성되고 압출 후에 연신될 준비가 되는 경우) 또는 코팅기 (예를 들면, 필름이 코팅에 의해 형성되거나 하나 이상의 코팅된 층을 받은 후에 연신될 준비가 되는 경우) 또는 적층기 (예를 들면, 필름이 적층에 의해 형성되거나 하나 이상의 적층된 층을 받은 후에 연신될 준비가 되는 경우)로부터 필름을 받아들이도록 구성될 수 있다.

일반적으로, 필름 (40)은 영역 (30)에서 필름의 대향 에지를 붙잡고 일정한 경로를 형성하는 대향 트랙 (64)을 따라 필름을 이송하도록 구성되고 배열된 하나 이상의 그립핑 부재로 제공된다. 그립핑 부재 (70) (도 7 참조)는 전형적으로 필름을 그의 에지에서 또는 에지 부근에서 붙잡는다. 그립핑 부재에 의해 붙잡혀지는 필름 부분은 종종 연신 후에 사용하기에 부적합하므로 그립핑 부재의 위치는 전형적으로 공정에 의해 발생되는 폐기물의 양을 제어하면서 연신되도록 하기에 충분한 그립을 필름 상에 제공하도록 선택된다.

적당한 그립핑 부재의 일례는 대향 표면 사이의 필름을 순차적으로 잡고 그후에 트랙 주위를 이동하는 일련의 클립을 포함한다. 그립핑 부재는 트랙을 따른 홈 또는 채널에 포개어 넣어지거나 서로 겹쳐질 수 있다. 다른 예는 대향 벨트 또는 필름을 트레드 (thread), 또는 일련의 벨트 또는 트레드 사이에 붙잡고, 그 필름을 트랙을 따라 향하게 하는 벨트 시스템이다. 벨트 및 트레드는, 필요시에 유연하며, 연속이거나 반연속인 필름 이송 기구를 제공할 수 있다. 각종의 대향 다중 벨트 방법은, 예를 들면 미국 특허 제5,517,737호 또는 유럽 특허 출원 공보 제0236171 Al호 (각각이 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용됨)에 기재되어 있다. 벨트의 장력은 목적하는 그립핑 수준을 얻기 위해 임의로 조정가능하다.

벨트 또는 클립은 임의의 재료로 제조될 수 있다. 예를 들면, 벨트는 복합 구조일 수 있다. 적당한 벨트의 일례는 높은 장력을 지지하기 위한, 강철과 같은 금속으로 제조된 내층 및 우수한 그립핑을 제공하기 위한 엘라스토머의 외층을 포함한다. 다른 벨트가 사용될 수 있다. 일부 실시태양에서, 벨트는 우수한 그립핑을 제공하기 위해 불연속 트레드를 포함한다.

연신기를 거쳐서 필름을 잡고 이송하는 다른 방법들이 공지되어 있으며 사용될 수 있다. 일부 실시태양에서, 연신 장치의 다른 부분들은 다른 유형의 그립핑 부재를 사용할 수 있다.

클립과 같은 그립핑 부재는 예를 들어, 체인을 그 체인에 결합된 그립핑 부재와 함께 트랙을 따라서 회전시키는 롤러 (62)에 의해 트랙을 따라서 향할 수 있다. 롤러는 필름이 연신 장치를 거쳐 이송될 때 필름의 속도 및 방향을 제어하는 구동 기구에 연결된다. 롤러는 또한 벨트형 그립핑 부재를 회전시키고 그의 속도를 제어하는데 이용될 수 있다. 벨트 및 롤러는 임의로 연동 날을 포함하여 벨트와 롤러 사이의 슬리피지 (slippage)를 감소 또는 방지한다.

도 6 및 7은 그립핑 부재 및 트랙의 한 실시태양을 예시한다. 이 실시태양의 그립핑 부재 (70)는 일련의 텐터 클립이다. 이 클립들은 세그먼트화를 통해 전체 유연성을 제공할 수 있다. 분리 클립들은 일반적으로 밀집되고 체인과 같은 유연 구조물에 부착된다. 유연 구조물은 트랙 (64)을 따른 채널을 따라서 또는 그 채널 내에 서로 겹쳐진다. 계획적으로 위치된 캠 및 캠 표면은 원하는 지점에서 텐터 클립을 열고 닫는다. 클립 및 체인 어셈블리는 임의로 휠 또는 베어링 등 위에 겹쳐진다. 일례로서, 그립핑 부재는 두쌍의 내부 및 외부 레일 사이에서 회전하는 상부 및 하부 베어링 상에 장착된 텐터 클립이다. 이들 레일은 적어도 부분적으로 트랙을 형성한다.

그립핑 부재의 에지는 연신될 필름 부분에 대한 경계 에지를 형성한다. 트랙을 따른 그립핑 부재의 운동은 적어도 부분적으로 필름의 운동 및 연신의 원인이 되는 경계 궤적을 제공한다. 다른 효과 (예를 들면, 다운웹 장력 및 인취 장치)가 다른 부분의 운동 및 연신에 대해 원인이 될 수도 있다. 경계 궤적은 일반적으로 그립핑 부재가 이동하는 트랙 또는 레일로부터 더욱 쉽게 확인된다. 예를 들면, 그립핑 부재, 예를 들면 텐터 클립의 중심의 유효 에지가 트랙 또는 레일의 표면과 동일한 경로를 따르도록 배열될 수 있다. 그후에, 이 표면은 경계 궤적과 일치한다. 실제로, 그립핑 부재의 유효 에지는 그립핑 부재 아래로부터의 약간의 필름 슬리피지 또는 흘러나옴에 의해 다소 불명료할 수 있지만, 이러한 편차는 작을 수 있다.

또한, 텐터 클립과 같은 그립핑 부재의 경우, 에지면의 길이는 실제 경계 궤적에 영향을 줄 수 있다. 클립이 더 작을수록 일반적으로 경계 궤적에 더 근사화되고 연신 변동이 더 작을 것이다. 적어도 일부 실시태양에서, 클립 에지면의 길이는 대향 경계 궤적 또는 트랙 사이의 전체 초기 거리의 1/2 이하이고, 1/4 이하일 수 있다.

2개의 대향 트랙은 임의로 2개의 분리된 또는 분리가능한 플랫폼 상에 배치되거나 대향 트랙 사이의 거리가 조정가능하도록 구성된다. 이는 다른 크기의 필름이 장치에 의해 연신되는 경우 또는 하기 논의하는 바와 같이 일차 연신 영역에서의 연신 형태를 변화시키고자 하는 경우 특히 유용할 수 있다. 대향 트랙 사이의 분리 또는 변화는 수동적으로, 기계적으로 (예를 들면, 컴퓨터를 이용하여 또는 트랙 사이의 분리 거리를 변화시킬 수 있는 구동 부재를 제어하는 다른 장치를 이용하여) 또는 둘다로 수행될 수 있다.

필름이 대향 트랙 상에 장착된 두 세트의 대향 그리핑 부재에 의해 붙잡혀지므로, 2개의 대향 경계 궤적이 존재한다. 적어도 일부 실시태양에서, 이들 궤적은 연신 필름의 MD 중심선에 대해 거울상이다. 다른 실시태양에서, 대향 트랙은 거울상이 아니다. 그러한 비-거울상 배열은 필름에 대해 하나 이상의 광학 또는 물리적 특성의 변화 (예를 들면, 주축의 기울기 또는 회전)를 제공하는데 유용할 수 있다.

다시 도 5에 대해서 보면, 장치는 임의로 연신에 대비하여 필름을 가열시키기 위해 오븐 (54) 또는 다른 장치 또는 설비에 의해 둘러싸여지는 전처리 영역 (32)을 포함한다. 전처리 영역은 예열 대역 (42), 열 침지 대역 (44) 또는 둘다를 포함할 수 있다. 적어도 일부 실시태양에서, 도 8의 경계 궤적에 의해 예시된 바와 같이 그립핑 부재와 필름이 접촉하도록 하기 위해 소량의 필름 연신이 일어날 수 있다. 적어도 일부 예에서, 실제로 어떠한 연신이 존재하지 않을 수 있지만, 대향 트랙 사이의 분리의 증가는 적어도 부분적으로 필름이 가열될 때 필름의 열 팽창에 대해 원인이 될 수 있다.

도 8은 공급 영역 (30')에 이어서 제공되는 전처리 영역 (32') 및 일차 연신 영역 (34')을 예시한다. 전처리 영역 (32') 내에 (또는 임의로 공급 영역 (30')에서), 트랙이 약간 확장되어 그립핑 부재 (예를 들면, 텐터 클립)를 필름 상에 셋팅하는 그립핑 부재 세트 대역 (31')이 제공된다. 필름은 임의로 이 대역 내에서 가열된다. 이러한 초기의 TD 연신은 일반적으로 최종 TD 연신의 5% 이하이며, 일반적으로 최종 TD 연신의 2% 미만이며, 종종 최종 TD 연신의 1% 미만이다. 일부 실시태양에서, 이러한 초기 연신이 일어나는 대역은 트랙이 실질적으로 평행하고 필름이 가열되거나 고온에서 유지되는 대역 (33')에 의해 이어진다.

다시 도 5에 대해서 보면, 필름은 일차 연신 영역 (34)에서 연신된다. 전형적으로, 일차 연신 영역 (34) 내에서, 필름은 그 필름의 중합체(들)의 유리 전이 온도 이상의 가열 환경에서 가열되거나 유지된다. 폴리에스테르의 경우, 온도 범위는 일반적으로 80 내지 160 ℃이다. 적당한 발열체의 예는 대류 및 방사성 발열체를 포함하지만, 다른 발열체가 사용될 수도 있다. 일부 실시태양에서, 필름을 가열시키는데 사용되는 발열체는 가변량의 열을 제공하기 위해 개별적으로 또는 집단으로 제어될 수 있다. 그러한 제어는 발열체의 온도 또는 발열체로부터 필름으로 향하는 공기의 방향이나 속도의 변화를 비롯한 다양한 과정에 의해 유지될 수 있다. 필요시에는, 발열체를 제어하여 필름의 영역들을 가변적으로 가열시켜 필름에 대한 연신의 균일성을 개선 또는 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 균일한 가열 하에 다른 면만큼 연신되지 않는 필름 면을 더 많이 가열하여 더 용이하게 연신되도록 할 수 있다.

일차 연신 영역 (34) 내에서, 그립핑 부재는 일반적으로 중합체 필름을 소정량만큼 연신시키도록 확장 트랙을 따른다. 일차 연신 영역 및 장치의 다른 영역에서의 트랙은 각종 구조물 및 재료를 이용하여 형성될 수 있다. 일차 연신 영역 외측에서, 일반적으로 트랙은 실질적으로 선형이다. 대향 선형 트랙은 평행이거나 수렴 또는 확장되도록 배열될 수 있다. 일차 연신 영역 내에서, 트랙은 일반적으로 확장되며, 하기하는 바와 같이 일반적으로 곡선이다.

연신 장치의 모든 영역에서, 트랙은 임의로 함께 연결되는 일련의 직선 또는 곡선 세그먼트를 이용하여 형성될 수 있다. 트랙은 2개 이상의 (또는 심지어는 모두의) 개개의 영역이 분리되도록 하는 (예를 들면, 유지보수 또는 건설을 위해) 세그먼트를 이용하여 만들어질 수 있다. 대안으로서 또는 특별한 영역 또는 영역 집단에서, 트랙은 단일 연속 구조로서 형성될 수 있다. 트랙은 연신기의 하나 이상의 인접 영역에 걸쳐있는 연속 구조를 포함할 수 있다. 트랙은 연속 구조 및 개개의 세그먼트의 임의의 조합일 수 있다.

적어도 일부 실시태양에서, 일차 연신 영역에서의 트랙은 이전 영역의 트랙에 연결되지만 그로부터 분리가능하다. 계속되는 후처리 또는 제거 영역에서의 트랙 (140, 141)은 일반적으로 예를 들면, 도 5에 예시된 바와 같이 일차 연신 영역의 트랙과 분리된다.

일차 연신 영역에서의 트랙이 곡선이지만, 적어도 일부 실시태양에서는 선형 트랙 세그먼트가 이용될 수 있다. 이들 세그먼트는 서로에 대해 정렬되어 (예를 들면, 축 주위에 개개의 선형 세그먼트를 선회시켜) 목적하는 곡선 트랙 형태에 선형 근사를 나타낸다. 일반적으로 선형 세그먼트가 짧을수록, 곡선 근사가 더 잘 이루어질 수 있다. 일부 실시태양에서, 하나 이상의, 바람직하게는 모두의 선형 세그먼트의 위치는 조정가능 (축 주위에 선회가능)하므로 필요시에 트랙 형태가 조정될 수 있다. 조정은 수동식일 수 있거나 또는 조정은 기계적으로, 바람직하게는 컴퓨터 제어하에 또는 구동 부재에 연결된 다른 장치의 제어하에 수행될 수 있다. 곡선 세그먼트는 선형 세그먼트 대신에 또는 별도로 사용될 수 있음을 이해할 것이다.

연속 트랙은 또한 각 영역을 통해서 사용될 수 있다. 특히, 연속 곡선 트랙은 일차 연신 영역을 통해 사용될 수 있다. 연속 곡선 트랙은 전형적으로 그립핑 부재가 따라 이동하는 트랙을 형성하는 하나 이상의 연속 레일을 포함한다. 한 실시태양에서, 곡선 트랙은 4개의 레일 사이에서 회전하는 상부 및 하부 베어링 상에 장착된 텐터 클립을 가진 2쌍의 내부 및 외부 레일을 포함한다.

일부 실시태양에서, 연속 트랙은 조정가능하다. 조정가능한 연속 트랙을 만드는 한가지 방법은 하나 이상의 트랙 형태 제어 유닛의 사용을 포함한다. 이러한 트랙 형태 제어 유닛은 연속 레일과 같은 연속 트랙의 일부분에 연결되며, 트랙을 휘게 하는데 필요한 바와 같은 힘을 트랙에 가하도록 구성된다. 도 9는 트랙 형태 제어 유닛 (65)이 트랙 (64)에 연결된 그러한 장치의 한 실시태양을 개략적으로 예시한다. 일반적으로, 트랙 형태 제어 유닛은 트랙 형태 제어 유닛이 가할 수 있는 일정 범위의 힘을 갖지만, 일부 실시태양은 켜지거나 꺼지는 제어 유닛으로 제한될 수도 있다. 트랙 형태 제어 유닛은 일반적으로 필름의 중심으로 향하는 힘, 또는 필름의 중심에서 멀어지는 힘, 또는 바람직하게는 둘다를 가할 수 있다. 트랙 형태 제어 유닛은 조정가능한 연속 트랙 상의 특별한 지점에 연결되거나 트랙 형태 제어 유닛은 트랙이 트랙과 제어 유닛 사이의 연결을 유지하면서 제어 유닛을 따라서 측방향으로 빠져나가도록 구성될 수 있다. 이러한 장치는 제어 유닛이 작동될 때 트랙이 더욱 자유롭게 조정되도록 하므로 더 큰 범위의 운동을 용이하게 할 수 있다. 일반적으로, 트랙 형태 제어 유닛은 트랙이 일정 범위의 형태, 예를 들면 도 9의 형태 (67 및 69)를 통해 이동하도록 한다. 전형적으로, 트랙 형태 제어 유닛 및 트랙은 운동 라인 (또는 다른 기하 형태)을 따라서 이동할 수 있다. 하나 이상의 트랙 형태 제어 유닛이 사용될 때, 트랙 형태 제어 유닛이 동일하거나 유사한 운동 라인 및 운동 범위를 갖거나 또는 개개의 트랙 형태 제어 유닛에 대한 운동 라인 및 범위가 상이할 수 있다.

적당한 트랙 형태 제어 유닛 및 트랙의 일례는 도 16에 예시되어 있다. 이 실시태양에서의 트랙은 4개의 레일 사이에서 회전하는 베어링 (도시하지 않음) 상에 장착된 텐터 클립 (도시하지 않음)을 가진 4개의 레일 (400)을 포함한다. 트랙 형태 제어 유닛은 구동 부재 (도시하지 않음)에 연결된 베이스 (402), 상부 및 하부 내부 접촉 부재 (404) 및 상부 및 하부 외부 접촉 부재 (406)를 포함한다. 내부 및 외부 접촉 부재 (404, 406)는 베이스 (402)에 연결되므로 베이스의 이동에 의해 접촉 부재가 각각 레일의 내부 및 외부 표면에 힘을 가할 수 있게 된다. 바람직하게는, 내부 및 외부 접촉 부재는, 도 21 (레일 (400) 및 내부 접촉 부재 (406) 만을 나타냄)에 예시된 바와 같이, 위에서 또는 아래에서 관찰될 때 내부 접촉 부재 (406)와 레일 (400) 사이에 작은 접촉면 만을 제공하는 형태를 갖는다. 그러한 형태의 예는 원형 및 타원형, 및 다이아몬드, 육각형, 또는 내부 접촉 부재 (406)와 레일 사이의 접촉이 형태의 정점에서 이루어지는 다른 유사한 형태를 포함한다. 외부 접촉 부재 (404)는, 도 22 (레일 (400), 및 그 레일과 접촉되는 외부 접촉 부재 (404)의 일부분 만을 나타냄)에 예시된 바와 같이, 위에서 또는 아래에서 관찰될 때 외부 접촉 부재의 일부분이 레일 (400)과 접촉하게 되는 지점에 오도록 유사하게 형성될 수 있다. 그러한 형태의 사용은 트랙이 제어 유닛에 고정되기 보다는 제어 유닛을 거쳐 측방향으로 벗어나도록 하면서 트랙 형태 제어 유닛이 트랙 형태를 변형시키는 힘을 필요시에 발휘하도록 한다. 이러한 구조는 또한 트랙이 제어 유닛 내에서 그의 순간 기울기를 조정하도록 할 수 있다. 이러한 한가지 또는 둘다의 이유로, 트랙은 더 큰 범위로 형태 조정될 수 있다. 다른 실시태양에서, 몇가지 이상의 접촉 부재가 존재할 수 있거나 내부 접촉 부재만 또는 외부 접촉 부재만 존재할 수 있다.

다시 도 9에 대해서 보면, 일부 실시태양에서 트랙의 하나 이상의 지점 (73)이 고정된다. 고정점은 일차 연신 영역의 시작 부분 또는 그 부근 (도 9에 예시됨) 또는 말단을 포함한 트랙을 따른 어느 곳에든 존재할 수 있다. 고정점 (73)은 또한 도 15에 예시된 바와 같이 트랙을 따른 다른 지점에 위치될 수 있다.

도 15에 더 예시된 바와 같이, 트랙은 다른 연신 특성을 갖거나 다른 수학 방정식에 의해 설명될 수 있는 일차 연신 영역 내의 대역 (81, 83, 85)을 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시태양에서, 트랙은 이들 다른 대역을 형성하는 형태를 갖는다. 다른 실시태양에서, 트랙은 예를 들면, 상기 논의된 트랙 형태 제어 유닛을 사용하여 단순한 단일기능 장치 이상의 각종 형태 (87, 89)를 제공하도록 조정될 수 있다. 이는 일차 연신 영역의 다른 부분들이 목적하는 기능들을 얻도록 하므로 유리할 수 있다. 예를 들면, 초기 연신 대역은 다른 형태 (예를 들면, 일축 형태)를 가진 하나 이상의 후기 대역으로 이어지는 특별한 형태 (예를 들면, 하기하는 바와 같이 U>1 및 F>1인 과-일축 형태)를 가질 수 있다. 임의로, 한 형태에서 다른 형태로 전이되는 중간 대역이 제공될 수 있다. 일부 실시태양에서, 개개의 대역은 트랙의 고정점 (73)에 의해 분리되거나 형성될 수 있다.

일부 실시태양에서, 트랙은 그 트랙의 휨 및 형상화를 용이하게 하기 위해 트랙의 길이를 따라서 불균일한 단면 형태를 갖는다. 예를 들면, 트랙에 사용된 하나 이상의 레일은 다른 단면 형태를 가질 수 있다. 예로서, 상기한 4개 레일 구조에서, 각 레일 또는 레일 서브세트는 트랙의 길이를 따라서 변화된 단면을 갖는다. 단면은 예를 들면, 트랙 (또는 하나 이상의 연속 레일과 같은 트랙의 성분)의 높이 또는 두께, 또는 둘다를 변화시킴으로써 가변적이다. 예로서, 한 실시태양에서, 트랙 또는 트랙 내의 하나 이상의 레일의 두께는 기계 방향으로 트랙의 길이를 따라서 감소 또는 증가된다. 이러한 변화를 이용하여 특별한 트랙 형태 또는 트랙 형태 조절가능성의 변화를 지지할 수 있다. 예를 들면, 상기한 바와 같이 트랙은 각 대역이 다른 트랙 형태를 갖는 몇개의 다른 대역을 가질 수 있다. 트랙 또는 트랙의 성분의 단면 변화는 각 대역 내에서 변화되어 특별한 레일 형태를 얻거나 용이하게 하며 대역 사이에서 변화될 수 있다. 예로서, 비교적 두꺼운 단면 형태를 가진 대역이 2개의 다른 대역 사이에 배치되어 두 대역을 분리하거나 그 대역 사이에 전이 공간을 제공할 수 있다.

트랙 또는 레일 단면 변화의 예로서, 호길이 s를 이용하여 트랙 또는 트랙의 일부, 예를 들면 레일의 두께 프로파일의 설계에서 트랙을 따른 위치를 나타낼 수 있다. 연신 시작시의 호길이 s는 0으로 정의되며 연신의 다른 말단은 L로서 정의되고, 연신 시작과 말단에서의 해당하는 두께는 각각 h(0) 및 h(L)로서 지칭된다. 이러한 특별한 실시태양에서의 트랙 또는 트랙 성분 (예를 들면, 레일)은 s=0과 s=L 사이의 L'에서 L"까지의 빔 부분 상에 테이퍼를 가지므로 위치 L'에서의 두께 h(L')가 위치 L"에서의 두께 h(L")보다 크게 된다. 이러한 식으로, L' 또는 L"은 더 높은 호길이 좌표에 있을 수 있다 (즉, L'>L" 또는 L'<L"). 유용한 두께 프로파일의 일례는 두께에 대한 함수로 제공되는 테이퍼이며, L'에서 L"까지의 레일 상의 호길이 s의 함수로서의 h(s)는 다음 방정식에 의해 제공된다:

h(s) = (h(L') - h(L"))(1 - (s-L')/(L"-L'))^α + h(L")

상기 식에서, α는 L'에서 L"까지 두께를 감소시키는 테이퍼의 양의 비율이다. L'이 L" 미만일 때, 호길이에 따라 두께가 감소된다. L'이 L"보다 클 때, 호길이에 따라 두께가 증가된다. 트랙은 임의로 각각 그의 고유의 국소 L', L" 및 테이퍼율을 가진 구간으로 구분될 수 있다. 트랙 또는 트랙 성분의 최대 두께는 트랙 상의 그 지점에서 필요한 유연성의 양에 좌우된다. 빔 이론을 이용하여, 테이퍼를 가진 직선 빔의 경우에 1/3의 α 값이 한 말단에서의 부하에 반응하여 포물선으로 휘어지는 빔을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 빔이 곡선 평형 구조로 시작하거나 몇개의 제어점에 의해 부하될 때, 다른 테이퍼들이 더욱 바람직할 수 있다. 다양한 다른 형태에 대한 변형을 위해, 일정한 트랙 또는 트랙 성분 내의 두께가 증가되고 감소되거나, 또는 이들 임의의 구간 상의 테이퍼의 수치적으로 계산된 형태를 갖는 것이 유용할 수 있다. 트랙 또는 트랙 성분을 따른 임의의 지점에서의 최소 두께는 연신력을 지지하는데 필요한 트랙의 강도의 양에 좌우된다. 최대 두께는 필요한 유연성 수준의 함수일 수 있다. 트랙 또는 트랙 성분의 탄성 범위 내의 트랙 조정 수준을 유지하는 것이, 예를 들면 트랙 또는 트랙 성분의 영구 항복 및 반복가능한 조정 가능성의 손실을 피하는 것이 유리하다.

대향 트랙에 의해 형성되는 경로는 MD, TD 및 ND 방향에서의 필름의 연신에 영향을 준다. 연신 (또는 드로잉) 변형은 일련의 연신비로서 설명될 수 있다: 기계 방향 연신비 (MDDR), 횡방향 연신비 (TDDR) 및 수직 방향 연신비 (NDDR). 필름에 대해 결정될 때, 특별한 연신비는 일반적으로 목적하는 방향 (예를 들면, TD, MD 또는 ND)에서의 필름의 현재 크기 (예를 들면, 길이, 폭 또는 두께)와, 동일한 방향에서의 필름의 초기 크기 (예를 들면, 길이, 폭 또는 두께)의 비로서 정의된다. 이들 연신비가 연신되는 중합체 필름의 관찰에 의해 결정될 수 있지만, 달리 언급하지 않으면 MDDR, TDDR 및 NDDR은 중합체 필름을 연신시키는데 사용되는 트랙에 의해 결정되는 연신비에 관한 것이다.

연신 과정의 임의의 지점에서, TDDR은 경계 궤적의 현재의 분리 거리 L과, 연신 시작시의 경계 궤적의 초기 분리 거리 L₀의 비에 해당한다. 즉, TDDR = L/L₀이다. 일부 예 (도 2 및 4)에서, TDDR은 부호 λ로 표시된다. 연신 과정의 임의의 지점에서, MDDR은 확장 각 θ의 코사인이며, 양수는 MD와 경계 궤적, 예를 들면 트랙 또는 레일의 순간 탄젠트 사이의 각을 포함하였다. 그것은 cot(θ)가 그 지점에서의 트랙의 순간 기울기 (즉, 일차 도함수)와 동일하다는 결론이 된다. TDDR 및 MDDR의 결정시에, NDDR = 1/(TDDR * MDDR)은 중합체 필름의 밀도가 연신 과정 중에 일정함을 전제로 한다. 그러나, 필름의 밀도가 ρ_f = ρ/ρ₀(여기서, ρ는 연신 과정의 현재 지점에서의 밀도이고, ρ₀는 연신 시작시의 초기 밀도임)인 ρ_f의 계수로 변화되는 경우, 예상한 바와 같이 NDDR = ρ_f/(TDDR*MDDR)이다. 재료의 밀도 변화는 예를 들면, 연신 또는 다른 가공 조건에 의해 야기되는, 결정화 또는 부분 결정화와 같은 상 변화를 비롯한 다양한 이유로 일어날 수 있다.

횡방향의 치수가 증가되는, 완전한 일축 연신 상태로 인해 도 2 (재료의 일정한 밀도를 가정함)에 예시된 바와 같이 각각 λ, (λ)^-1/2 및 (λ)^-1/2의 TDDR, MDDR 및 NDDR을 갖게 된다. 즉, 연신 중에 균일한 밀도를 가정하면, 일축 배향된 필름은 연신 내내 MDDR = (TDDR)^-1/2인 1이다. 일축 특성의 범위의 유용한 척도 U는 다음과 같이 정의될 수 있다:

완전한 일축 연신의 경우, U는 연신 내내 1이다. U가 1 미만이면, 연신 상태는 "이하-일축 (sub-uniaxial)"인 것으로 간주된다. U가 1을 초과하면, 연신 상태는 "과-일축 (super-uniaxial)"인 것으로 간주된다. 통상의 텐터에서, 중합체 필름이 도 1 및 2에 예시된 바와 같이 트랙 (2)을 따라서 선형 연신되어 필름의 영역 (4)이 연신된 영역 (6)으로 연신되고 확장 각이 비교적 작은 경우 (예를 들면, 약 3 ° 이하), MDDR은 약 1이고 U는 약 0이다. 필름이 이축 연신되어 MDDR이 1보다 크게 되는 경우, U는 음수가 된다. 일부 실시태양에서, U는 1보다 큰 값을 가질 수 있다. 1보다 큰 U의 상태는 다양한 과-이완도를 나타낸다. 이러한 과-이완 상태는 경계 에지로부터 MD 압축을 나타낸다. MD 압축도가 기하형태 및 재료 강성에 대해 충분하다면, 필름은 뒤틀리거나 주름질 것이다.

예상한 바와 같이, U는 밀도 변화에 대해 수정되어 다음 방정식에 따라 U_f를 제공할 수 있다:

바람직하게는, 필름은 도 5에 도시된 바와 같이 평면내 연신되지만 (즉, 경계 궤적 및 트랙이 동일평면임), 비-동일평면 연신 궤적도 허용된다. 평면내 제한이 변수의 수를 감소시키므로 평면내 경계 궤적의 디자인은 단순화된다. 완전한 일축 배향에 대한 결과는 평면내 MD 중심선에서 벗어나서 확장되는 한쌍의 평면내 거울 대칭 포물선 궤적이다. 포물선은 먼저 "x" 방향으로서의 TD 및 "y" 방향으로서의 MD를 한정함으로써 그려질 수 있다. 대향 경계 포물선 사이의 MD 중심선은 y 좌표 축으로 취해질 수 있다. 좌표 원점은 일차 연신 영역의 시작으로 선택될 수 있고 포물선 궤적 사이의 중심 흔적의 초기 중심점에 해당한다. 좌측 및 우측 경계 포물선은 각각 마이너스 및 플러스 x₀에서 시작되도록 (y = 0) 선택된다. 본 발명의 이 실시태양을 나타내는, 양의 y 값에 대한 우측 경계 포물선 궤적은 다음과 같다:

x/x₀ = (1/4)(y/x₀)² + 1

좌측 경계 포물선 궤적은 상기 방정식의 좌측편에 -1을 곱함으로써 얻어진다. 우측 경계 궤적을 결정하는 방법 및 설명은 아래에 논의된다. 그후에, 좌측 경계 궤적은 필름의 중심선 위에 있는 우측 경계 궤적의 거울상을 취함으로써 얻어질 수 있다.

동일평면 포물선 궤적은 이상적인 조건하에서 일축 배향을 제공할 수 있다. 그러나, 중합체 필름의 불균일한 두께, 연신 중의 중합체 필름의 불균일한 가열, 및 예를 들어 장치의 다운-웹 영역으로부터의 추가의 장력 (예를 들면, 기계 방향 장력)의 적용을 비롯한 다른 인자들이 일축 배향을 얻는 능력에 영향을 줄 수 있다. 또한, 많은 경우에 완전한 일축 배향을 얻을 필요는 없다. 대신에, 연신 내내 또는 특별한 연신 부분 동안에 유지되는 최소 또는 한계 U 값 또는 평균 U 값이 정의될 수 있다. 예를 들면, 적합한 최소/한계 또는 평균 U 값이 목적에 따라 또는 특별한 분야의 필요에 따라 0.7, 0.75, 0.8, 0.85, 0.9 또는 0.95일 수 있다.

적합한 거의 일축 용도의 일례로서, 액정 디스플레이 용도에 사용되는 반사 편광기의 오프-앵글 특징은 TD가 주요 단축 연신 방향일 때 MD 및 ND 굴절율의 차에 의해 크게 영향받는다. 일부 용도에서는 0.08의 MD 및 ND 굴절율 차가 적합하다. 다른 용도에서는 0.04의 차가 적합하다. 더욱 엄격한 용도에서, 0.02 이하의 차가 바람직하다. 예를 들면, 많은 경우에 0.85의 일축 특징의 범위가 단축 횡방향 연신된 필름의 경우 633 ㎚에서 0.02 이하의, 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN) 또는 PEN의 공중합체를 함유하는 폴리에스테르 시스템에서의 MD 방향과 ND 방향의 굴절율 차를 제공하는데 충분하다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)와 같은 일부 폴리에스테르 시스템의 경우, 비-실질적 일축 연신 필름에서의 낮은 고유 굴절율 차로 인해 0.80 또는 심지어는 0.75의 더 낮은 U 값이 적합할 수 있다.

일축-이하 연신의 경우, 진정한 일축 특징의 최종 범위를 이용하여 하기 방정식으로 y (MD)와 z (ND) 방향의 굴절율 일치도를 평가할 수 있다:

Δn_yz = Δn_yz (U=0) x (1-U)

여기서, Δn_yz는 값 U에 대한 MD 방향 (즉, y-방향) 및 ND 방향 (즉, z-방향)의 굴절율 차이며, Δn_yz (U=0)는 MDDR이 연신 내내 1로 유지되는 것을 제외하고는 동일하게 연신된 필름의 굴절율 차이다. 이러한 관계는 각종 광학 필름에 사용되는 폴리에스테르 시스템 (PEN, PET, 및 PEN 또는 PET의 공중합체 포함)에 대한 적당한 예측인 것으로 밝혀졌다. 이들 폴리에스테르 시스템에서, Δn_yz (U=0)는 일반적으로 2개의 평면내 방향 MD 방향 (y-축) 및 TD 방향 (x-축)의 굴절율 차인 Δn_xy (U=0)의 약 1/2 이상이다. Δn_xy (U=0)에 대한 전형적인 값의 범위는 633 ㎚에서 약 0.26 이하이다. Δn_yz (U=0)에 대한 전형적인 값의 범위는 633 ㎚에서 0.15 이하이다. 예를 들면, 90/10 coPEN, 즉 약 90% PEN-유사 반복 단위 및 10% PET-유사 반복 단위를 포함하는 코폴리에스테르는 고도의 연신시에 633 ㎚에서 약 0.14의 전형적인 값을 갖는다. 633 ㎚에서 0.02, 0.01 및 0.003의 Δn_yz의 상응하는 값을 가진 실제 필름 연신비에 의해 측정되는 바와 같은 0.75, 0.88 및 0.97의 U 값을 가진 90/10 coPEN을 포함하는 필름이 본 발명의 방법에 따라서 제조되었다.

거의 또는 실질적으로 일축 특징인 한 세트의 적합한 포물선 궤적은 다음 방법에 의해 결정될 수 있다. 이러한 기재된 방법은 직접 "우측" 경계 궤적을 결정하며 "좌측" 경계 궤적은 거울상으로서 취해진다. 먼저, 대향 경계 궤적 사이에서 측정되는 TDDR과, TDDR의 선택된 범위에 대한 경계 궤적의 비-음의 확장각의 코사인으로서 정의된 MDDR 사이의 순간 함수 관계를 정의하여 조건을 설정한다. 다음에, 포물선 궤적의 논의에서 설명되는 바와 같이 문제의 기하학을 정의한다. x₁은 경계 궤적 사이의 초기 절반 거리로서 정의되며 비 (x/x₁)는 순간 TDDR로서 확인된다 (여기서, x는 경계 궤적 상의 지점의 현재 x 위치임). 다음에, TDDR과 MDDR 사이의 순간 함수 관계는 TDDR과 확장각 사이의 관계로 변환된다. U의 특정값이 선택될 때, 상기 방정식들은 MDDR과 TDDR 사이의 특정 관계를 제공하며, 그후에 이를 연산에 이용하여 U가 1에 근접할 때의 제한적 경우로서 역시 포물선 궤적을 포함하는 더 넓은 포물선 궤적 종류를 명시할 수 있다. 다음에, 경계 궤적은 다음 미분 방정식을 충족시키도록 제한된다:

d(x/x₁)/d(y/x₁) = tan(θ)

여기서, tan(θ)는 확장각 θ의 탄젠트이며, y는 정해진 x 좌표에 해당하는 우측 경계 궤적 상의 대향 점의 현재 위치의 y 좌표이다. 다음에, 1에서 최대 목적값까지의 TDDR의 과정을 따라 1/tan(θ)를 적분하여 우측 경계 궤적의 완전 좌표 집합 {(x,y)}을 분석적으로 또는 수치상으로 얻음으로써 미분 방정식을 풀 수 있다.

적합한 궤적의 또다른 예로서, 더 작거나 큰 초기 유효 웹 TD 길이를 가진 포물선 궤적을 이용하는 한 종류의 평면내 궤적이 설명될 수 있다. x₁이 일차 연신 영역으로의 입구에 있는 두 대향 경계 궤적 사이의 분리 거리의 절반 (즉, 초기 필름 TD 치수 - 그립퍼에 의해 잡혀지는 가장자리 (대향 경계 궤적 사이의 초기 절반 거리))인 경우, 이러한 종류의 궤적은 다음 방정식으로 설명된다:

±(x)/(x₁) = (1/4)(x₁/x₀)(y/x₁)² + 1

여기서, x₁/x₀는 비례화된 입구 분리로서 정의된다. 양 x₀는 상기 방정식이 완전히 일축 연신을 제공한 포물선 트랙을 설명하는 경우 필요한 두 대향 트랙 사이의 분리 거리의 절반에 해당한다. 비례화된 입구 분리 x₁/x₀는 일축 상태에서의 궤적의 편차의 지표이다. 한 실시태양에서, 일차 연신 대역 내의 두 대향 트랙 사이의 거리는 상기한 바와 같이 조정가능하므로 궤적의 조작으로 1이 아닌 U 및 F의 값을 제공할 수 있게 된다. 예를 들어, 목적하는 궤적을 갖는 고정된 형태를 선택하거나 또는 트랙 형태 제어 유닛을 사용하여 궤적의 형태를 조작하는 것을 포함하는 이들 궤적의 다른 형성 방법이 사용될 수도 있다.

과-일축 연신의 경우, 주름의 정도는 오버피드 개념을 이용하여 정량화될 수 있다. 오버피드 F는 일축 MDDR ((TDDR)^-1/2과 동일함)을 실제 MDDR로 나눈 것으로 정의될 수 있다. 실제 MDDR이 일축 MDDR 미만이면, 오버피드 F는 1 미만이며 MDDR은 부족-이완되어 U가 1 미만이 된다. F가 1보다 크면, 연신은 과-일축이며 MDDR은 일축 경우에 비해 과-이완된다. 얇고 유연한 필름의 경우 압축 좌굴 역치는 전형적으로 낮으므로 여분의 이완의 적어도 일부는 주름으로서 조절될 수 있다. F가 1보다 크면, 오버피드는 평면내 윤곽 길이 또는 공간에 대한 MD를 따른 주름의 실제 필름 윤곽 길이의 비에 적어도 대략 해당한다.

일정한 밀도의 경우에 TDDR과 MDDR 사이의 관계로 인해, F는 다음과 같이 표시될 수 있다:

F = 1/(MDDR x TDDR¹ ^/2)

일반적으로, F는 설계 목적과 관계없는 밀도로서 취해진다. 과정 중 언제든지 F의 큰 값은 포개지고 필름의 다른 부분에 점착되어 결함을 나타낼 수 있는 큰 주름을 형성할 수 있다. 적어도 일부 실시태양에서, 오버피드 F는 심각한 주름 또는 겹침을 피하거나 감소시키기 위해 연신 중에 2 이하로 유지된다. 일부 실시태양에서, 오버피드는 연신 과정 내내 1.5 이하이다. 일부 필름의 경우, 연신 내내 1.2 또는 심지어는 1.1의 F의 최대 값이 가능하다.

적어도 일부 실시태양, 특히 전체 연신 동안 U>1인 실시태양의 경우, 오버피드의 정의를 재정리함으로써 현재의 TDDR을 제공하는 최소 MDDR에 대한 관계 범위가 제공된다:

MDDR > 1/(F_max x TDDR¹ ^/2)

여기서, F_max는 1보다 큰 임의의 바람직한 수준으로 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기한 바와 같이 F는 2, 1.5, 1.2 또는 1.1로 선택될 수 있다.

오버피드가 1 미만일 때, 진정한 일축 연신을 위해 필요한 것보다 MD를 따라서 실제상 더 많은 평면내 공간이 존재하며 MDDR은 부족-이완되어 MD 장력이 발생된다. 그 결과 U 값이 1 미만이 될 수 있다. U, F, MDDR 및 TDDR 사이의 관계를 이용하면, U와 F 사이에 TDDR에 따라 변화하는 해당하는 상관관계가 있다. 2의 임계 연신비에서, 최소 U 값은 약 0.9의 최소 오버피드에 해당한다. 전체 연신에 대해 U>1인 경계 궤적을 포함하는 적어도 일부의 경계 궤적의 경우, MDDR은 예를 들면, 다음과 같이 연신의 최종 부분 동안 특정 수준 아래로 유지되도록 선택될 수 있다:

MDDR < 1/(F_min x TDDR¹ ^/2)

여기서, F_min는 2의 연신비 후에 연신의 최종 부분에 대해 0.9 이상이다.

일례로서, 연신 내내 MDDR < (TDDR)^-1/2 (즉, U>1)이고, F_max는 2이고, 필름이 4의 TDDR로 연신되는 궤적들이 사용될 수 있다. 궤적들이 동일평면에 있으면, 필름은 2.4 이상, 종종 5.3 이상의 TDDR로 연신된다. F_max가 1.5이면, 필름은 6.8 이상의 TDDR로 연신된다. 궤적들이 동일평면에 있으면, 필름은 2.1 이상, 종종 4.7 이상의 TDDR로 연신된다. F_max가 1.2이면, 필름은 동일평면 궤적을 이용하여 1.8 이상, 종종 4.0 이상의 TDDR로 연신된다. 동일평면 또는 비-동일평면 경계 궤적의 경우, F에 대해 한계가 없으면, 필름은 4를 초과하는, 종종 6.8 이상의 TDDR로 연신된다.

다른 예에서, 연신 내내 (F_min)*(MDDR)<(TDDR)^-1/2이고, F_max는 2이고, F_min는 0.9이고, 필름이 4.6 이상, 종종 6.8 이상의 TDDR로 연신되는 동일평면 궤적들이 사용될 수 있다. F_max가 1.5이면, 필름은 4.2 이상, 종종 6.1 이상의 TDDR로 연신된다. F_max가 1.2이면, 필름은 3.7 이상, 종종 5.4 이상의 TDDR로 연신된다. F에 대해 한계가 없으면, 필름은 8.4 이상의 TDDR로 연신된다. 연신 내내 (F_min)*(MDDR)<(TDDR)^-1/2이고, F_max는 1.5이고, F_min는 0.9이고, 필름이 6.8 이상의 TDDR로 연신되는 경계 궤적이 또한 사용될 수 있다.

F_max를 이용하여 다른 유용한 궤적들이 정의될 수 있다. 유용한 궤적은 TDDR이 5 이상이고, 2.5의 TDDR을 얻은 후에 연신의 최종 부분에 대해 U가 0.85 이상이고, 연신 동안 F_max가 2인 동일평면 궤적들을 포함한다. 유용한 궤적은 또한 TDDR이 6 이상이고, 2.5의 TDDR을 얻은 후에 연신의 최종 부분에 대해 U가 0.7 이상이고, 연신 동안 F_max가 2인 동일평면 궤적들을 포함한다.

또다른 유용한 동일평면 궤적들은 TDDR이 임계 값 TDDR'보다 큰 연신의 최종 부분 동안 MDDR < TDDR^-1/2 < (F_max)*(MDDR)인 것을 포함한다. 다음은 궤적에 대해 얻어져야 하는 최소 연신비를 제공한다. TDDR'이 2 이하일 때, F_max=2의 경우 최소 연신이 3.5이고; F_max=1.5의 경우 최소 연신이 3.2이고; F_max=2의 경우 최소 연신이 2.7이다. TDDR'이 4 이하일 때, F_max=2의 경우 최소 연신이 5.8이고; F_max=1.5의 경우 최소 연신이 5.3이고; F_max=1.2의 경우 최소 연신이 4.8이다. TDDR'이 5 이하일 때, F_max=2의 경우 최소 연신이 7이고; F_max=1.5의 경우 최소 연신이 6.4이고; F_max=1.2의 경우 최소 연신이 5.8이다.

일반적으로, 적합한 각종 궤적은 오버피드가 그의 결과 특성을 가진 목적하는 수준의 진정한 일축 특징을 가능하게 하는 임계 최소 수준 이상을 유지하면서 겹침 결함을 방지하기 위해 연신 내내 임계 최대 수준 아래로 유지되도록 곡선 및 직선 트랙을 이용하여 제작될 수 있다.

각종 이하-일축 및 과-일축 궤적이 포물선 형태를 이용하여 형성될 수 있다. 도 18은 임계 TDDR 후에 다른 수준의 최소 U를 입증하며 최종의 목적하는 TDDR 까지의 다른 최대 오버피드를 입증하는 예를 예시한다. 곡선들은 트랙의 초기 분리 거리의 절반인 x₁에 의해 비례화된 좌표 x 및 y에 의해 나타내어진다. 그러므로, 비례화된 x 좌표, 양 (x/x₁)은 TDDR과 동일하다. 곡선 (300)은 1.0의 x₁/x₀ 값을 가진 이상적인 경우이다. 곡선 (302)은 2.5의 연신비 이상에서 U가 0.70보다 크게 유지되는, 0.653의 x₁/x₀ 값을 가진 포물선 경우이다. 곡선 (304)은 2.5의 연신비 후에 U가 0.85 이상으로 유지되는, 0.822의 x₁/x₀ 값을 가진 포물선 경우이다. 곡선 (306, 308 및 310)은 각종 수준의 오버피드를 예시한다. 오버피드, TDDR 및 비례화된 입구 폭은 다음과 같은 관련이 있다:

x₁/x₀ = (F²(TDDR)-1)/(TDDR-1)

여기에 설명된 포물선 궤적에서 TDDR이 증가함에 따라 오버피드가 증가하는 결과가 된다. 곡선 (306)은 오버피드가 6.5의 최종 연신비까지 1.2 아래로 유지되는 1.52의 x₁/x₀ 값을 가진 포물선 경우이다. 곡선 (308)은 오버피드가 6.5의 최종 연신비까지 1.5 아래로 유지되는 2.477의 x₁/x₀ 값을 가진 포물선 경우이다. 곡선 (310)은 오버피드가 6.5의 최종 연신비까지 2 아래로 유지되는 4.545의 x₁/x₀ 값을 가진 포물선 경우이다. 오버피드의 수준은 이 경우에서 최종 연신비의 함수이다. 예를 들면, 4.545가 아닌 4.333 만의 x₁/x₀ 값의 이용은 2 아래의 오버피드를 유지하면서 최종 TDDR 10으로의 연신을 가능하게 한다.

포물선 궤적에서의 관계는 다음과 같이 고정 비례화된 입구 폭에 대해 일정한 TDDR에서 MDDR의 직접 계산을 가능하게 한다:

MDDR = (TDDR(x₁/x₀) + (1-x₁/x₀))^-1/2

MDDR과 TDDR 사이의 관계는 y 위치의 양함수가 아닌 것으로 관찰된다. 이로써 y/x₁에서 수직 전이되는 포물선 궤적의 구간을 포함하는 복합 혼성 곡선의 구조가 형성된다. 도 19는 한가지 방법을 예시한다. 연신의 초기 부분에 대해 포물선 궤적 곡선 (320)이 선택되며, 연신의 최종 부분에 대해 포물선 궤적 곡선 (322)이 선택된다. 초기 곡선 (320)은 4.5의 연신비에서 2.0의 최대 오버피드를 갖는 과-일축 연신을 제공하도록 선택된다. 곡선 (320)은 4.857의 비례화된 입구 폭을 갖는다. 최종 곡선 (322)은 4.5의 연신비에서 0.9의 최소 U를 갖는 이하-일축 연신을 제공하도록 선택된다. 곡선 (322)은 0.868의 비례화된 입구 폭을 갖는다. 실제 트랙 또는 레일 형태는 4.5의 TDDR까지 곡선 (320)을 따르며 그후에 곡선 (322)의 수직 전이된 형태인 곡선 (324) 상에 계속된다. 즉, 궤적은 다음 식에 해당하는 함수 형태를 갖는 트랙을 가진 초기 연신 대역:

±(x)/(x₁) = (1/4)(x₁/x₀)(y/x₁)² + 1

및 그후에 다음 식에 해당하는 함수 형태를 갖는 트랙을 가진 후기 연신 대역을 가질 수 있다:

±(x)/(x₂) = (1/4)(x₂/x₀)((y-A)/x₂)² + 1

상기 식에서, x₁ 및 x₂는 상이하며, A는 궤적의 연결을 가능하게 하는 수직 전이에 해당한다. 임의의 수의 포물선 세그먼트가 이러한 식으로 조합될 수 있다.

포물선 궤적, 및 그의 복합 혼성체는 관련 궤적의 구조를 안내하는데 이용될 수 있다. 한가지 실시태양은 궤적을 형성하기 위해 선형 세그먼트를 사용한다. 이들 선형 근사화는 임계 연신비, TDDR^*보다 큰 선택된 선택된 TDDR'에서 최대 오버피드 및 최소 오버피드 (또는 최소 U)의 포물선 궤적 (또는 복합 혼성체)의 범위 내에 구성될 수 있다. 1.5, 2 및 2.5의 값의 예가 있는 변형-유도된 결정화도의 개시와 관련이 있거나 1.2 또는 심지어는 1.1의 더 낮은 값을 가진 탄성 변형 항복과 관련이 있을 수 있는 TDDR^*에 대한 값이 선택될 수 있다. TDDR^*의 범위는 일반적으로 1.05 내지 3에 속한다. TDDR^* 아래의 레일 또는 트랙의 일부분은 최소 오버피드 또는 U 상의 임의의 특별한 제한을 갖지 않을 수 있으며 제한 포물선 궤적의 범위 밖에 속할 수 있다. 도 20에서, 곡선 (340)은 선택된 연신비, TDDR' (여기서는 6.5의 값으로 예시됨)에서 최소 오버피드의 제한 포물선 궤적을 제공하도록 선택된다. 예시하기 위하여, 최소 오버피드 제한 포물선 궤적은 1의 비례화된 입구 폭을 가진 이상적인 곡선으로서 선택되었다. 오버피드, TDDR 및 비례화된 입구 폭 사이의 관계를 이용하여, 곡선 (342)은 6.5의 TDDR 값에서 F의 최대 값이 2.0인 최대 오버피드의 제한 포물선 궤적으로서 확인된다. 곡선 (342)은 현재 수직 전이되어 곡선 (344)을 형성하므로 2개의 제한 포물선 궤적이 6.5의 선택된 TDDR'에서 만나게 된다. 곡선 (342 및 344)은 연신 특징에 대해 완전히 동등한 것으로 인지되어야 한다. 곡선 (344)은 단지 2.489의 후기 공간 값 y/x₁까지 연신을 지연시킨다. 선형 또는 비-포물선 곡선 세그먼트의 근사화는 TDDR^* 위의 이들 제한 궤적 사이에 놓여지기 쉬울 것이다.

TDDR이 증가함에 따라 확장각이 증가하는 포물선 궤적과 다르게, 선형 궤적은 고정된 확장각을 갖는다. 따라서, 선형 세그먼트를 따라서 TDDR이 증가함에 따라 오버피드는 감소된다. 선택된 TDDR에서 목적하는 최소 오버피드와 동일한 확장각을 가진 라인을 선택함으로써 간단한 선형 근사화가 구성될 수 있다. 라인 세그먼트는 오버피드가 허용되는 최대가 될때까지 TDDR에서 후방향 외삽될 수 있다. 이후의 라인 세그먼트는 유사한 방식으로 시작된다. 그 절차는 종종 필요 또는 목적에 따라 반복된다. 최대 오버피드가 감소될 때, 근사화에 필요한 세그먼트의 수는 증가한다. TDDR이 TDDR^* 아래로 낮아질 때, 최대 오버피드에 대한 제한이 유지되기만 하면 어떠한 수의 방법을 이용하여 트랙 또는 레일을 완성할 수 있다. 도 20에서, 곡선 (346)은 2의 값의 최대 오버피드에 의해 제한되는 선형 근사화이다. 이러한 큰 최대 오버피드 때문에, 그것은 2개의 선형 구간 만을 포함한다. 최종 선형 세그먼트는 6.5의 선택된 TDDR에서 1.65의 더 낮은 TDDR로 여러 후방향으로 연장된다. 이 경우에, TDDR^*은 2로서 취해진다. TDDR 2 아래의 U에 대한 제한없이, 트랙을 마무리하는 한가지 방법은 1.65의 TDDR에서 y/x₁ 제로점에 있는 1의 TDDR까지 역으로 제2 선형 세그먼트를 외삽하는 것이다. TDDR^* 아래에서는 그 제한이 유효하지 않으므로 이로써 제2 세그먼트가 더 낮은 제한 포물선을 가로지르게 됨을 주목한다.

도 20에서, 곡선 (348)은 1.5의 최대 오버피드에 대한 더 밀접한 값을 이용한 결과이다. 여기서 최대 오버피드의 제한 포물선 궤적은 보이지 않는다. 3개의 선형 세그먼트가 필요하다. 제1 세그먼트는 6.5의 TDDR에서 2.9의 TDDR로 후방향으로 연장된다. 제2 세그먼트는 이러한 2.9의 TDDR 값에서 최소 오버피드의 제한 포물선 궤적과 동일한 확장각을 나타내며 1.3의 TDDR로 후방향으로 연장된다. 이러한 제2 세그먼트는 TDDR^* 아래에서 종결된다. 최종 세그먼트는 곡선 (346)에 대해 사용된 것과 다른 방법을 이용하여 곡선 (348)에 대한 트랙 또는 레일 형태를 완성한다. 여기서 최종 세그먼트에 대한 동일한 절차가 이전 세그먼트들에 대해 사용되어, 더 높은 y/x₁ 값에 의해 연신 시작이 지연된다. 트랙을 완성하는 세번째 방법은 오버피드를 1의 초기 TDDR에서 최대로 셋팅하는 것이다.

일반적으로, 본 발명의 요건에 맞는 비-선형 및 비-포물선 궤적은 제한 포물선 궤적을 이용하여 구성될 수 있다. 최대 오버피드 제한 포물선 궤적은 TDDR의 함수로서의 최소 기울기, 즉 최대 확장각의 곡선이다. 최소 오버피드 제한 포물선 궤적은 TDDR의 함수로서의 최대 기울기, 즉 최소 확장각의 곡선이다. 일반적으로, 곡선은 제한 범위 사이에 놓여있는 기울기의 함수를 이용하여 선택된 TDDR'로부터 후방향으로 외삽될 수 있다. 이들 제한 사이에 놓여있는 기울기에 대한 함수를 정의하는 간단한 방법은 포락선 내의 기지의 곡선을 간단히 선형 조합하는 것이다. 도 20에서의 곡선 (350)은 이러한 간단한 방법을 예시한다. 이 예에서, 곡선 (350)은 각각 0.7 및 0.3의 선형 가중치를 갖는, 최대 오버피드 제한 포물선 궤적 곡선 (344)과 그것에 대한 선형 근접 곡선 (346)을 선형 조합함으로써 형성된다. 일반적으로, 간단한 선형 조합이 아닌 함수가 이용될 수도 있다.

본 발명의 각종 비-포물선 궤적을 설명하는 상기 방법은 트랙의 다른 구간에 대해 적용될 수 있으며, 예를 들어 6.5 이하의 TDDR에 대한 도 20의 예는 다른 요건을 가진 6.5 이상의 TDDR에 대한 다른 구간 및 더 높은 범위의 TDDR에 대한 다른 최대 및 최소 제한 궤적과 조합될 수 있다. 이 경우에, 더 낮은 연신의 이전 구간의 TDDR'은 TDDR^*의 역할을 나타낸다. 일반적으로, TDDR'은 목적하는 연신 범위에 대해 선택될 수 있다. 각종 구간들을 이용하여 연신의 각종 현상, 예를 들면 항복, 변형 유도된 결정화, 넥킹 또는 다른 연신 비-균일성의 개시, 변형-경화의 개시를 설명하거나 또는 필름 내의 각종 특성의 발생을 설명할 수 있다. 전형적인 파괴점은 TDDR^*에 대한 것, 폴리에스테르에서 변형-경화에 대한 3 내지 7의 범위, 및 4 내지 10 또는 그 이상의 범위의 전형적인 최종 연신 값을 포함한다.

선택된 TDDR'으로부터 더 낮은 TDDR로 후방향 외삽하는 방법에서 본 발명에 대한 경계 궤적을 결정하는 절차는 선택된 TDDR"으로부터 더 높은 TDDR로 전방향 외삽하는 유사한 방법에 이용될 수 있다. 다시, 가장 낮은 선택된 TDDR"에서 연결되는 2개의 제한 궤적이 형성된다. TDDR"에 대한 편리한 값은 1의 초기 TDDR이다. 이 방법에서, 최소 오버피드의 제한 궤적 또는 U는 최대 오버피드 곡선 위에 놓인다. 도 19는 혼성 곡선 (324)이 최소 오버피드 제한 곡선 (322)과 최대 오버피드 제한 곡선 (320) 사이에 놓이는 이 방법의 예를 실제로 나타낸다.

또다른 종류의 경계 궤적이 형성될 수 있으며, 일부 실시태양에서 나머지 주름을 방지하는데 유용할 수 있다. 전단 부재하의 일축 상태가 0의 주요 MD 응력을 제공하므로, 유한 변형 분석을 이용하여 주요 MD 응력이 이러한 상태에서 실제로 약간 압축될 것으로 예상된다. 유한 변형 분석 및 네오-후킨 (Neo-Hookean) 탄성 고체 구성 방정식을 이용하여, 압축 응력을 방지하는데 적합한 기준이 임의로 다음 방정식에 의해 제공될 수 있음이 밝혀졌다:

((TDDR)(MDDR))^-4 + ((TDDR)(MDDR))² - (TDDR)^-2 - (MDDR)^-2 -

sin²(θ)((TDDR)(MDDR))^-2 = 0

여기서, MDDR은 확장각의 코사인이다. 그후에, 본 발명의 이러한 선택적 방법은 이러한 종류의 경계 궤적을 규정한다.

상기한 바와 같이, 필름은 평면외 경계 궤적, 즉 단일 유클리드 (Euclidean) 평면 내에 놓이지 않은 경계 궤적을 이용하여 평면외 연신될 수 있다. 본 발명의 이러한 바람직한 실시태양의 관련 요건을 충족시키는, 셀 수는 없지만 특별한 경계 궤적이 존재하므로, 실질적인 일축 연신 과정이 평면외 경계 궤적을 이용하여 유지될 수 있다. 경계들은 대칭이므로, 중심면, 예를 들면 경계 궤적 사이의 초기 중심점, 초기 필름 이동 방향 및 비연신 필름 표면에 대한 초기 법선을 포함하는 면을 통해 거울상을 형성할 수 있다. 이 실시태양에서, 필름은 두 대향 경계 궤적 사이의 최단 거리의 라인 세그먼트 세트에 의해 형성된 원통형 공간 매니폴드를 따라서 경계 궤적 사이에 연신될 수 있으며, 하나는 이들 경계 궤적을 따라서 유사한 초기 위치 (즉, 서로 동일직선에 있음) 및 초기 중심점으로부터 동일한 속도로 이동한다. 중심면 상의 이러한 이상적인 매니폴드의 흔적은 이상적인 연신을 위한 필름 중심의 경로를 찾아낸다. 이러한 매니폴드를 따른 경계 궤적에서 중심면 상의 중심 흔적까지의 거리와 경계 궤적의 시작 부분에서 초기 중심점까지의 원래 거리의 비는 경계 궤적에 걸쳐있는 필름에 대한 순간 명목 TDDR이며, 즉 경계 궤적 상의 현재 대향점 사이의 절반-거리와 경계 궤적 상의 대향점의 초기 위치 사이의 절반-거리의 비이다. 두 대향점이 대향 경계 궤적을 따라 일정하고 동일한 속도로 이동하므로, 중심 흔적 상의 해당하는 중심점은 중심 흔적의 호, 즉 곡선 MD를 따라서 측정되는 바와 같이 속도를 변화시킨다. 특히, 중심 흔적은 중심 흔적의 유닛 탄젠트 상의 경계 궤적의 유닛 탄젠트의 돌출에 비례하여 변화한다.

상기한 궤적 종류는 예시적인 것이며 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 많은 궤적 종류는 본 발명의 범위내에 드는 것으로 간주된다. 상기한 바와 같이, 일차 연신 영역은 연신 조건이 다른 2개 이상의 다른 대역을 포함할 수 있다. 예를 들면, 첫번째 종류의 궤적에서의 한 궤적은 초기 연신 대역에 대해 선택될 수 있고 동일한 첫번째 종류의 궤적에서 또는 다른 종류의 궤적에서의 또다른 궤적은 이후의 각 연신 대역에 대해 선택될 수 있다.

본 발명은 약 0.7, 더욱 바람직하게는 약 0.75, 더욱 더 바람직하게는 약 0.8, 더욱 더 바람직하게는 약 0.85의 최소 U 값을 갖는 모두 거의 일축인 경계 궤적을 포함한다. 최소 U 제한은 바람직하게는 약 2.5, 더욱 바람직하게는 약 2.0, 더욱 더 바람직하게는 약 1.5의 임계 TDDR에 의해 형성되는 연신의 최종 부분에 적용될 수 있다. 일부 실시태양에서, 임계 TDDR은 4 또는 5일 수 있다. 임계 TDDR 이상에서, 특정 재료, 예를 들면 배향성 및 복굴절성 폴리에스테르를 포함하는 특정 모노리스 및 다층 필름은 변형-유도된 결정성과 같은 구조의 발전으로 인해 그의 탄성 또는 스냅 백 능력을 잃기 시작할 수 있다. 임계 TDDR은 변형-유도된 결정화의 개시를 위한 임계 TDDR과 같은 다양한 재료 및 과정 (예를 들면, 온도 및 변형 속도) 특이적 결과와 일치할 수 있다. 그러한 임계 TDDR 이상의 U의 최소값은 최종 필름으로 셋팅된 비-일축 특징의 양과 관련이 있을 수 있다.

연신 기간 말기에 U가 이하-일축일 때 각종 경계 궤적이 이용가능하다. 특히, 유용한 경계 궤적은 TDDR이 5 이상이고, 2.5의 TDDR을 얻은 후에 최종 연신 부분에 대해 U가 0.7 이상이고, 연신 말기에 U가 1 미만인 동일평면 궤적을 포함한다. 다른 유용한 궤적은 TDDR이 7 이상이고, 2.5의 TDDR을 얻은 후에 최종 연신 부분에 대해 U가 0.7 이상이고, 연신 말기에 U가 1 미만인 동일평면 및 비-동일평면 궤적을 포함한다. 유용한 궤적은 또한 TDDR이 6.5 이상이고, 2.5의 TDDR을 얻은 후에 최종 연신 부분에 대해 U가 0.8 이상이고, 연신 말기에 U가 1 미만인 동일평면 및 비-동일평면 궤적을 포함한다. 유용한 궤적은 TDDR이 6 이상이고, 2.5의 TDDR을 얻은 후에 최종 연신 부분에 대해 U가 0.9 이상이고, 연신 말기에 U가 1 미만인 동일평면 및 비-동일평면 궤적을 포함한다.

유용한 궤적은 또한 TDDR이 7 이상이고, 2.5의 TDDR을 얻은 후에 최종 연신 부분에 대해 U가 0.85 이상인 동일평면 및 비-동일평면 궤적을 포함한다.

일부 실시태양에서는, 작은 MD 장력이 연신 과정에 도입되어 주름을 방지한다. 일반적으로, 필수적인 것은 아니지만, 그러한 MD 장력의 양은 U가 감소함에 따라 증가한다.

일부 실시태양에서는, 연신이 진행될 때 장력을 증가시키는 것이 유용하다. 예를 들면, 연신에서 초기의 더 작은 U 값은 더욱 비-일축인 특징을 최종 필름에 셋팅하기 쉬울 수 있다. 따라서, 각종 궤적 종류의 특성을 복합 궤적에 조합하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들면, 일축 포물선 궤적은 연신의 더욱 초기 부분에서 바람직할 수 있는 반면, 연신의 후기 부분은 다른 궤적 상에 집중될 수 있다. 다른 배열에서, U는 TDDR과의 비-증가 함수로서 취해질 수 있다. 또다른 배열에서, 오버피드, F는 예를 들면, 1.5, 2 또는 2.5의 임계 연신비 후에 TDDR과의 비-증가 함수일 수 있다.

일축 포물선 궤적은 필름의 균일한 공간 연신을 나타낸다. 필름의 우수한 공간 균일성은 연신 개시 및 도중의 온도 분포의 주의깊은 조절과 함께, 초기 비연신 필름 또는 웹의 크로스웹 및 다운웹 칼리퍼 (두께) 분포를 주의깊게 조절하여 많은 중합체 시스템에 의해 얻어질 수 있다. 예를 들면, 초기에 균일한 칼리퍼의 필름 상에서 초기 및 연신 중의 필름에 대한 균일한 온도 분포는 대부분 충족되어야 한다. 많은 중합체 시스템은 비-균일성에 대해 특히 민감하며 칼리퍼 및 온도 균일성이 부적절한 경우 비-균일한 방식으로 연신될 것이다. 예를 들면, 폴리프로필렌은 일축 연신 하에 "라인 연신"하기 쉽다. 특정 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌 나프탈레이트가 또한 아주 민감하다.

비-균일한 필름 연신은 예를 들면, 비-균일한 필름 두께 또는 다른 특성, 비-균일한 가열 등을 비롯한 각종 이유로 인해 일어날 수 있다. 이러한 많은 경우에, 그립핑 부재 부근의 필름 부분은 중심에서보다 더 빨리 연신한다. 이는 최종 균일 MDDR을 얻는 능력을 제한할 수 있는 필름 내 MD 장력을 형성한다. 이러한 문제점의 한가지 보완책은 포물선 또는 다른 일축 궤적을 변형시켜 더 낮은 MDDR을 제공하는 것이다. 즉, 연신의 일부 또는 전부에 대해 MDDR < (TDDR)^-1/2이다.

한 실시태양에서, 모든 연신에 대해, 더 큰 확장각에 해당하는 MDDR < (TDDR)^-1/2인 변형된 포물선 또는 다른 일축 궤적이 선택된다. 적어도 일부 예에서는, 1 미만의 U 값이 용도에 적합하므로 이러한 상태가 완화될 수 있다. 그러한 예에서, (0.9)MDDR < (TDDR)^-1/2인 변형된 포물선 또는 다른 일축 궤적이 선택된다.

다른 실시태양에서는, TDDR이 0.5 또는 1 이상으로 증가되는 초기 연신 대역에 대해 MDDR < (TDDR)^-1/2인 변형된 포물선 또는 다른 일축 궤적이 선택된다. 그후에, 다른 궤적이 나머지 연신에 대해 유지된다. 예를 들면, 후기 연신 대역 (연신 영역 (34) 내)은 MDDR이 (±5% 내, 바람직하게는 ±3% 내)(TDDR)^-1/2과 동일하거나 또는 거의 동일한 포물선 또는 다른 일축 궤적을 가질 것이다. 예로서, 초기 연신 대역은 목적하는 값 이하의 TDDR 수준을 얻을 수 있다. 이러한 목적하는 값은 일반적으로 4 또는 5 이하이다. 그후에, 후기의 연신 대역은 초기 연신 대역의 목적하는 값으로부터 (또는 개재된 연신 대역이 있다면 더 높은 값으로부터) TDDR을 증가시킬 수 있다. 일반적으로, 후기 연신 대역은 TDDR 값을 0.5 또는 1 이상으로 증가시키도록 선택된다.

다시, 적어도 일부 예에서, MDDR과 TDDR 관계는 1 미만의 U 값이 용도에 적합하므로 완화될 수 있다. 그러한 예에서, (0.9)MDDR < (TDDR)^-1/2인 초기 연신 대역의 변형된 포물선 또는 다른 일축 궤적이 선택된다.

다시 도 5에 대해서 보면, 장치는 일반적으로 후처리 영역 (36)을 포함한다. 예를 들면, 필름은 대역 (48)에서 경화되고 대역 (50)에서 급냉된다. 일부 실시태양에서, 급냉은 연신 장치 외부에서 수행된다. 전형적으로, 필름은 그 필름의 하나 이상의 성분, 예를 들면 다층 필름 내의 하나의 층 유형이 유리 전이 온도 아래의 온도에 도달할 때 경화된다. 필름은 모든 성분들이 그의 유리 전이 온도 아래의 온도에 도달할 때 급냉된다. 도 5에 예시된 실시태양에서는, 인취 시스템을 이용하여 일차 연신 영역 (34)으로부터 필름을 제거한다. 예시된 실시태양에서, 이러한 인취 시스템은 필름이 일차 연신 영역을 통해 이송되는 트랙과 독립적이다 (즉, 직접 연결되지 않는다). 인취 시스템은 트랙 (140, 141)과 같은 임의의 필름 이송 구조물을 대향 벨트 또는 텐터 클립 세트와 같은 그립핑 부재와 함께 사용할 수 있다.

도 10에 예시된 일부 실시태양에서, TD 수축 조절은 각을 이룬 트랙 (140',141')을 이용하여 이루어질 수 있다 (적합한 인취 시스템의 다른 실시태양에 사용될 수 있는 평행 트랙 (140,141)과 비교됨). 예를 들면, 인취 시스템의 트랙은 냉각에 의해 필름의 TD 수축을 가능하게 하는 후처리 영역의 적어도 일부를 통해 서서히 수렴되는 경로 (약 5° 이하의 각 θ를 형성함)를 따르도록 위치될 수 있다. 이 형태의 트랙은 TD 수축의 조절이 수축 균일성을 증가시키도록 한다. 다른 실시태양에서, 두 대향 트랙은 일반적으로 약 3° 이하의 각으로 확장될 수 있지만 일부 실시태양에서는 더 넓은 각이 이용될 수 있다. 이는 일차 연신 영역에서 필름의 MD 장력을 증가시키는데, 예를 들면 필름에 대한 굴절율의 주축의 변화와 같은 비-균일성 특성을 감소시키는데 유용할 수 있다.

일부 실시태양에서, 인취 시스템의 위치는, 도 11에 예시된 바와 같이 인취 시스템이 필름을 잡는 연신 장치를 따라서 위치를 변화시키도록 조정될 수 있다. 이러한 조정 능력은 필름에 가해지는 연신의 양을 조절하는 한가지 방법을 제공한다. 더욱 초기 연신에서 인취 시스템의 트랙 (140',141')에 의해 받아들여지는 필름 (도 11에 점선으로 나타냄)은 일반적으로 더욱 후기 연신에 위치된 인취 시스템의 트랙 (140,141)에 의해 받아들여지는 필름 (도 11에 실선으로 나타냄)보다 더 작은 TDDR을 가질 것이다. 인취 시스템은 임의로 인취 시스템의 대향 트랙 사이의 거리를 조정하도록 구성될 수 있다. 또한, 인취 시스템은 임의로 인취 시스템의 길이를 조정하도록 구성될 수 있다.

가능한 인취 시스템의 또다른 예는 분리된 트랙 (140,141,142,143)을 가진 2개 이상의 다른 영역을 포함한다. 이들 영역은 도 12에 예시된 대향 트랙의 2개의 별개의 세트 ((140,141) 및 (142,143))를 이용하여 형성될 수 있다. 도 12에 예시된 한 실시태양에서, 제1 영역은 TD 수축 조절을 제공하는 수렴각으로 배치된 트랙 (140,141)을 포함하며, 제2 영역 내의 트랙 (142,143)은 평행할 수 있다. 다른 실시태양에서는, 2개의 다른 영역의 대향 트랙이 상기한 바와 같이 TD 수축 조절을 제공하는 2개의 다른 수렴각으로 셋팅되거나, 제1 영역이 평행 트랙을 갖고 제2 영역이 TD 수축 조절을 제공하는 수렴각으로 배치된 트랙을 갖는다. 대안으로 또는 추가로, 2개의 다른 트랙을 2가지의 다른 인취 속도로 셋팅하여 주름을 제거하는 장력을 가하는 인취 영역으로부터 일차 연신 영역을 분리할 수 있다.

도 12에 예시된 인취 시스템의 한 실시태양에서, 트랙 (142',143')은 필름을 받기 전에 대향 트랙 (140,141) 내에 끼워넣어진다. 초기에 대향 트랙 (140,141)에 의해 필름을 받을 때, 트랙 (142,143)은 도 12에 예시된 위치로 이동한다. 다른 실시태양에서, 대향 트랙 (140,141,142,143)은 어떠한 필름없이 도 12에 예시된 바와 같이 (즉, 끼워넣어지지 않음) 위치된다.

인취 시스템의 또다른 예가 도 13에 예시되어 있다. 이 예에서, 인취 시스템의 트랙 (140,141)은 필름이 일차 연신 영역의 트랙 (64)을 통해 이송될 때 필름의 중심선에 대해 각을 이룬다. 두 대향 이송 기구의 각은 동일할 수 있으며, 예를 들면 각 β이거나, 또는 각은 상이할 수 있으며 한 트랙에 대해서 β+ε및 다른 트랙에 대해 β-ε로서 기재될 수 있다. 일반적으로, β는 1° 이상이고 5°, 10° 또는 20° 이상의 각일 수 있다. 각 ε는 TD 수축 조절 등을 제공하기 위해 상기한 수렴 또는 확장각에 해당할 것이다. 일부 실시태양에서, 일차 연신 대역 내의 트랙 (64)은 각 φ로 배치될 수 있고 트랙 (140,141)은 도 13에 예시된 바와 같이 φ+β+ε 및 φ+β-ε로 각을 이룬다. 각을 이룬 인취 시스템, 일차 연신 대역, 또는 둘다가 굴절율 축들 또는 인열 축과 같은, 필름 특성의 주축(들)이 필름에 대해 각을 이루는 필름을 제공하는데 유용할 수 있다. 일부 실시태양에서, 일차 연신 대역에 대한 인취 시스템의 각은 컴퓨터 제어 구동 부재 또는 다른 제어 기구 또는 둘다를 이용하여 기계적으로 또는 수동으로 조정가능하다.

각을 이룬 인취 시스템을 이용하는 일부 실시태양에서, 두 대향 트랙은 도 13에 예시된 바와 같이 동일하거나 실질적으로 유사한 TDDR을 갖는 필름 (점선은 동일한 TDDR에 있는 필름을 나타냄)을 받도록 위치된다. 다른 실시태양에서, 두 대향 트랙 (140,141)은 도 14에 예시된 바와 같이 TDDR이 두 대향 트랙에 대해 상이한 필름 (도 14의 점선은 동일한 TDDR에 있는 필름을 나타냄)을 받도록 위치된다. 이러한 후자의 형태는 필름의 TD 치수를 변화시키는 특성을 가진 필름을 제공할 수 있다.

전형적으로, 일차 연신 영역 동안 그립핑 부재에 의해 잡혀진 필름 부분은 제거된다. 실질적으로 모든 연신 과정 내내 실질적으로 일축 연신을 유지하기 위해 (도 5에 도시됨), 횡방향 연신 말기에, 신속하게 확장하는 에지 부분 (56)이 바람직하게 슬리팅 점 (58)에서 연신된 필름 (48)으로부터 갈라진다. (58)에서 절단이 이루어질 수 있으며, 돌출부 또는 사용할 수 없는 부분 (56)은 폐기될 수 있다.

연속 그립핑 기구로부터의 가장자리의 방출은 연속적으로 행해질 수 있지만, 텐터 클립과 같은 분리된 그립핑 기구들로부터의 방출은 바람직하게는 임의의 제공된 클립 아래의 모든 재료가 동시에 방출되도록 행해져야 한다. 이러한 분리된 방출 기구는 연신 웹 상류에 의해 감지될 수 있는 응력의 더 큰 업셋팅을 일으킬 수 있다. 분리 인취 장치의 작용을 돕기 위해, 장치 내의 연속 가장자리 분리 기구, 예를 들면 가열된 연신 필름의 중심부로부터 가장자리의 "열" 슬릿팅을 이용하는 것이 바람직하다.

슬리팅 위치는 바람직하게는 분리 인취 지점 업스트림의 응력 업셋을 최소화하거나 감소시키기 위해, "그립라인", 예를 들면 인취 시스템의 그립핑 부재에 의한 제1 유효 접촉의 분리 인취 지점에 충분히 가까이 위치된다. 필름이 인취 시스템에 의해 잡혀지기 전에 슬리팅된다면, 예를 들어, TD를 따른 필름 "스냅백"에 의해 불안정한 인취 현상이 발생될 수 있다. 따라서, 필름은 바람직하게는 그립라인에서 또는 그립라인 다운스트림에서 슬리팅된다. 슬리팅은 파단 공정이며, 그 자체로 작지만 자연스러운 공간 위치 변화를 갖는다. 따라서, 어떠한 일시적 슬리팅 변화가 그립라인의 업스트림에서 발생하는 것을 방지하기 위해 그립라인의 약간 다운스트림에서 슬리팅하는 것이 바람직할 수 있다. 필름이 실질적으로 그립라인으로부터 다운스트림에서 슬리팅되면, 인취 시스템과 경계 궤적 사이의 필름은 TD를 따라 계속 연신될 것이다. 현재 필름의 이 부분만이 연신되고 있으므로, 그것이 현재 경계 궤적에 비해 확대된 연신비로 연신되어 업스트림을 확대시킬 수 있는 추가의 응력 업셋, 예를 들면 업스트림을 확대시키는 불필요한 정도의 기계 방향 장력이 발생된다.

슬리팅은 바람직하게는 이동성이 있고 재위치가능하므로 그것은 가변적인 최종 횡방향 연신비 또는 인취 시스템의 위치 조정을 제공하는데 필요한 인취 위치의 변화에 따라 변화될 수 있다. 이러한 유형의 슬리팅 시스템의 이점은 인취 슬리팅 지점 (58)을 이동시켜 연신 프로파일을 간단하게 유지하면서 연신비를 조정할 수 있다는 점이다.

열 면도칼, 열선, 레이저, 강한 IR 방사선 집속 빔 또는 열기 집중 제트를 포함한 각종 슬리팅 기술이 이용될 수 있다. 열기 제트의 경우, 제트 공기는 예를 들어, 제트 아래의 가열 연화, 용융 및 제어된 파단에 의해 필름에 구멍을 뚫기에 충분히 더 고온일 수 있다. 다르게는, 가열 제트는 온화한 확장 경계 궤적에 의해 부여되는 추가의 연신을 국한시키기에 충분하게 필름의 집중 구간을 연화시킬 수 있으므로, 연속된 필름 연신 작용을 통해 이러한 가열 라인을 따른 다운스트림에 최종적인 파단을 일으킬 수 있다. 집중 제트 방법은 일부 경우에 특히, 표류 온도가 연신 과정의 균일성을 업셋팅하는 것을 방지하기 위해, 예를 들어 제어 방식으로 진공 배기에 의해 배기가 활발하게 제거될 수 있을 때 바람직할 수 있다. 예를 들면, 제트 노즐 주위의 동심형 배기 고리가 이용될 수 있다. 다르게는, 제트 아래의, 예를 들어 필름의 다른 편의 배기가 이용될 수 있다. 배기는 연신 대역 내로의 표류 업스트림을 더 감소시키기 위해 다운스트림에 더 상쇄되거나 보충될 수 있다.

인취 시스템의 또다른 특징은 필름이 출력 속도에 적합한 방식으로 제거될 수 있도록 속도 및(또는) MD 장력을 제어하는 방법이다. 이러한 인취 시스템은 또한 필름내 나머지 주름을 빼내는데 사용될 수 있다. 주름은 연신 필름의 최종적인 방출 부분의 출력 속도 이상의 인취 속도의 일시적 증가에 의해 시동 중에 초기에 빼내어질 수 있거나, 또는 주름은 예를 들어, 연신의 최종 부분에서 과-일축 연신의 경우에, 연속 작업 중에 출력 필름 MD 속도 이상의 일정한 속도로 빼내어질 수 있다. 인취 속도는 또한 그립라인에서 경계 궤적을 따라 필름의 MD 속도 이상으로 설정될 수 있다. 이는 필름의 특성을 변화시키는데 이용될 수 있다. 이러한 과속 인취는 또한 U의 최종 값을 감소시킬 수 있으며 따라서 필름의 최종 사용 목적에서 이를 고려하여 제한된다.

본 발명의 방법은 또한 영역 (38)에 제거 부분을 포함한다. 임의로, 롤러 (65)를 이용하여 필름을 전진시킬 수 있지만, 이는 생략될 수 있다. 롤러 (65)는 수반되는 포텐셜에 의해 연신된 필름 (52)과 접촉하여 연신된 필름을 손상시키므로 사용되지 않는 것이 바람직하다. 또다른 절단부 (60)가 만들어질 수 있으며 사용되지 않는 부분 (61)은 폐기될 수 있다. 인취 시스템을 떠나는 필름은 나중의 사용을 위해 롤 상에 권취된다. 다르게는, 직접 변환이 인취 후에 일어날 수 있다.

상기한 MD 및 TD 수축 제어의 원리는 또한 도 1에 예시된 통상의 텐터 형태를 포함한 다른 연신 장치에 적용될 수도 있다. 도 17은 일차 연신 영역으로부터의 트랙 (64) (예를 들면, 도 1에 예시된 선형 확장 트랙)은 후처리 영역의 일부분 내로 또는 그것을 통하여 계속되는 실시태양을 예시한다. 그후에, 필요시에 필름은 임의로 분리된 인취 시스템 (140,141)에 의해 포획된다. 트랙 (64)의 연장 부분을 이용하여 필름을 냉각시키고 필름이 수축되도록 할 수 있다. 일부 실시태양에서, 계속된 트랙 (164)은 냉각에 의해 필름의 TD 수축이 가능하도록 후처리 영역의 적어도 일부분을 통해 서서히 수렴되는 경로 (약 5° 이하의 각 θ을 형성함)를 따른다. 이 형태의 트랙은 TD 수축의 제어로 수축 균일성이 증가되도록 한다. 일부 실시태양에서, 트랙 (264)은 냉각에 의해 필름의 MD 수축을 제어하도록 후처리 영역의 적어도 일부분을 통해 더욱 급격하게 수렴되는 경로 (15° 이상, 일반적으로 20 내지 30°의 각 Φ을 형성함)를 따른다. 도 17에 예시된 바와 같이 일부 실시태양에서, 후처리 영역은 서서히 수렴되는 트랙 (164) 및 더욱 급격하게 수렴되는 트랙 (264)을 포함한다. 다른 실시태양에서, 트랙 (164 및 264)의 한 세트만이 사용된다.

본 발명은 상기한 특별한 실시예에 제한되는 것으로 간주되지 않아야 하며, 부착된 청구의 범위에 적절하게 설명된 바와 같이 본 발명의 모든 면을 커버하는 것으로 이해되어야 한다. 각종 변형, 동등한 방법 및 본 발명이 적용될 수 있는 많은 구조가 본 명세서의 재검토 시에 당업계의 숙련인에게 자명할 것이다.

Claims

필름의 대향 말단을 붙잡는 다수의 그립핑 요소; 및
다수의 그립핑 요소가 이동하는 대향 트랙
을 포함하는 장치로서,
상기 대향 트랙은, 트랙이 그립핑 요소에 의해 고정된 필름을 연신시키도록 일반적으로 확장되는 일차 연신 영역을 형성하고, 여기서 일차 연신 영역이
(i) 트랙을 기반으로 기계 방향 연신비 (MDDR) 및 횡방향 연신비 (TDDR)가 다음 관계
MDDR < (TDDR)^-1/2
를 가지며 TDDR이 0.5 이상 증가되도록 구성되고 배열된 초기 연신 대역; 및
(ii) MDDR이 (TDDR)^-1/2과 동일하고 TDDR이 0.5 이상 증가되도록 구성되고 배열된 후기 연신 대역을 포함하는,
필름을 연신시키는 장치.
필름을 연신 영역으로 이송시키고;
필름의 대향 에지를 일반적으로 확장되는 경로를 따라서 이송시켜 필름을 연신시키는
것을 포함하며, 여기서 일반적으로 확장되는 경로가
(i) 그 경로를 기반으로 기계 방향 연신비 (MDDR) 및 횡방향 연신비 (TDDR)가 다음 관계
MDDR < (TDDR)^-1/2
를 가지며 TDDR이 0.5 이상 증가되도록 구성되고 배열된 초기 연신 대역; 및
(ii) MDDR = (TDDR)^-1/2이고 TDDR이 0.5 이상 증가되도록 구성되고 배열된 후기 연신 대역을 포함하도록 구성되고 배열된,
필름을 연신시키는 방법.
필름을 연신 영역으로 이송시키고;
필름의 대향 에지를 일반적으로 확장되는 경로를 따라서 이송시킴으로써 필름의 횡방향 치수가 4배 넘게 증가되도록 필름을 연신시키는
것을 포함하며, 여기서 일반적으로 확장되는 경로가 연신 중에 경로를 기반으로 다음 관계
MDDR < (TDDR)^-1/2
를 갖는 기계 방향 연신비 (MDDR) 및 횡방향 연신비 (TDDR)를 제공하도록 구성되고 배열된,
필름을 연신시키는 방법.
필름을 연신 영역으로 이송시키고;
필름의 대향 에지를 일반적으로 확장되는 동일평면 경로를 따라서 이송시킴으로써 필름의 횡방향 치수가 2.5배 이상 증가되도록 필름을 연신시키는
것을 포함하며, 여기서 일반적으로 확장되는 경로가 연신 중에 경로를 기반으로 다음 관계
MDDR < (TDDR)^-1/2
1/(MDDR x TDDR¹ ^/2) < 2
를 갖는 기계 방향 연신비 (MDDR) 및 횡방향 연신비 (TDDR)를 제공하도록 구성되고 배열된,
필름을 연신시키는 방법.
필름을 연신 영역으로 이송시키고;
필름의 대향 에지를 일반적으로 확장되는 동일평면 경로를 따라서 이송시킴으로써 필름의 횡방향 치수가 4.6배 이상 증가되도록 필름을 연신시키는
것을 포함하며, 여기서 일반적으로 확장되는 경로가 연신 중에 경로를 기반으로 다음 관계
0.9 * MDDR < (TDDR)^-1/2
1/(MDDR x TDDR¹ ^/2) < 2
를 갖는 기계 방향 연신비 (MDDR) 및 횡방향 연신비 (TDDR)를 제공하도록 구성되고 배열된,
필름을 연신시키는 방법.
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