JP2920973B2

JP2920973B2 - 熱可塑性樹脂延伸フイルムのボーイング低減方法

Info

Publication number: JP2920973B2
Application number: JP33377889A
Authority: JP
Inventors: 敏郎山田; 千里野々村
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1989-12-22
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1999-07-19
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: JPH03193329A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は幅方向に均一な物理的、化学的性質を有する
低ボーイングの熱可塑性樹脂延伸フイルムの製造方法に
関する。

（従来の技術）熱可塑性樹脂延伸フイルムは、包装及び工業用途、そ
の他の用途に供せられており、フイルムのどの部分でも
同じ物性値であることが望ましい。しかるに、通常の横
延伸方法において、フイルムの中央部分とフイルムの側
端部分とでは、分子配向状態が同一でない。この理由
は、テンター内においてフイルムの両端はクリップに把
持されていて、延伸工程によって生じる縦方向（フイル
ムの進行方向）の延伸応力や、熱固定工程によって発生
する収縮応力は、把持手段であるクリップによって拘束
されているのに対し、フイルムの中央部は把持手段の影
響が低く拘束力が弱くなり、上記の応力の影響によって
クリップで把持されている端部に対してフイルムの中央
部分では遅れが生じることが分かっている。そして、横
延伸と熱固定とを連続に同一のテンターで行う場合にお
いて、テンターに入る前のフイルムの面上に幅方向に沿
って（フイルムの進行方向と直角に）直線を描いておく
と、この直線はテンター内で変形してフイルムの進行方
向に対して延伸工程の始めの領域で凸型に変形し、延伸
工程の終わり直前の領域で直線に戻り、延伸工程終了後
には凹型に変形する。更に熱固定工程の領域の途中で凹
型の変形は最大となり、そのまま曲線はほとんど変化し
ないでその後のテンターを通過し、テンターを出たフイ
ルムには凹型の変形が残る。この現象がボーイング現象
と称されているものであるが、ボーイング現象がフイル
ムの幅方向の物性値を不均一にする原因となっている。

ボーイング現象によってフイルムの幅方向で配向主軸
の角度が異なる傾向が生じてくる。この結果、例えば縦
方向の熱収縮率、熱膨張率、湿潤膨張率、屈折率等の物
性値がフイルムの幅方向で異なってくる。このボーイン
グ現象によって、包装用途の一例として、印刷ラミネー
ト加工、製袋工程等において印刷ピッチずれ、斑の発
生、カーリング、蛇行などのトラブルの原因になってい
る。又、工業用途の１例として、フロッピーディスク等
のベースフイルムでは面内異方性のため磁気記録特性の
低下などのトラブルの原因になっている。

更に詳しく述べると、横延伸工程と熱固定工程との間
に冷却工程を設ける従来技術としては、特公昭35-11774
号公報には横延伸工程と熱固定工程との間に20〜150℃
の緩和工程を介在させ、実質冷却工程を設けた製造法が
提案されている。しかし、この冷却工程の長さについて
は全く記載されていないばかりか、ボーイング現象の減
少の効果も全く不明である。更に、ボーイング現象を減
少ないし解消する技術として、特開昭50-73978号公報に
は横延伸工程と熱固定工程との間にニップロール群を設
置するフイルムの製造法が提案されている。しかし、こ
の技術ではニップロールを設置する中間帯の温度がガラ
ス転移温度以上で、ニップ点でのフイルムの剛性が低い
ため改善策としては効果が少ない。又、特公昭63-24459
号公報には横延伸終了後のフイルムを両端部を把持しな
がら中央部付近の狭い範囲のみをニップロールによって
強制的な前進をもたらす工程が提案されている。しか
し、この技術ではニップロールをテンター内の高温領域
に設置する必要があり、ロール及びその周辺装置を冷却
する必要があり、またフイルムが高温であるためフイル
ム表面にロールによる傷が発生する恐れがあり、実用面
で制約される。又、特公昭62-43856号公報には横延伸直
後のフイルムをガラス転移点温度以下に冷却した後、多
段に熱固定を行い、熱固定と同時に横方向に伸張する技
術が提案されている。

しかし、この技術では冷却工程でのボーイング減少が
少ないためか、又は熱固定工程でボーイングが再発生し
やすいためか、冷却工程に加えて多段に熱固定する工程
と再延伸との複雑な工程となっている。そのためテンタ
ー内の雰囲気温度やフイルム温度を長時間に渡り安定し
て制御することが困難ではないかと懸念される。又、本
提案も特公昭35-11774号公報と同様に冷却工程の長さな
どは記載されていない。更に、特開昭62-183327号公報
には縦延伸後、テンターで横延伸、熱処理するフイルム
の製造方法において、横延伸ゾーンと熱処理ゾーンとの
間に側端部分のみをガラス転移点以上熱処理温度以下の
温度の予熱ゾーンを設置する技術が提案されている。
が、この技術では予熱ゾーンの温度を幅方向に温度勾配
を持たせながら制御しなければならず、フイルム温度を
長時間に渡り安定して制御することが困難ではないかと
懸念される。なお、本提案の実施例ではこの予熱ゾーン
の長さがフイルム幅の半分と短いことから、予熱ゾーン
によるボーイング低減の効果が少ないであろうと推測さ
れる。

又、特開平1-165423号公報には横延伸後のフイルムを
横延伸温度以下に冷却した後、多段に昇温させながら横
方向に再度伸張する技術が提案されている。しかし、こ
の技術では特公昭62−43856号公報の場合と同様に冷却
工程でのボーイング減少が少ないためか、又は熱固定工
程でボーイングが再発生しやすいためか、冷却工程に加
えて多段に熱固定する工程と再延伸との複雑な工程とな
っている。そのためテンター内の雰囲気温度やフイルム
温度を長時間に渡り安定して制御することが困難ではな
いかと懸念される。なお、本提案では冷却工程の長さが
フイルム幅の２分の１以上が好ましいとの記載がある
が、この根拠が定かではなく、この程度の冷却工程の長
さや温度ではボーイング減少の効果が少ないことが危惧
され上記のような複雑な工程を採用せざるを得なかった
ものと推測される。又、特公平1-25694号公報、特公平1
-25696号公報にはフイルムの走行方向を逆転させて横延
伸、熱固定をする技術が提案されている。しかし、この
技術ではフイルムの走行方向を逆転させるのにフイルム
を一旦巻き取る必要があり、オフラインでの製造方法で
あるため生産性の面で制約を受けるなどの問題点があ
る。

（発明が解決しようとする課題）かかる問題に対し本発明は、ボーイング現象を低減せ
しめて幅方向に物性差の少ない熱可塑性樹脂延伸フイル
ムの工業的に有利な製造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、テンター内におけるボーイング線の変
化を観察し、種々の研究からボーイング現象の発生過程
を解明し、このボーイング現象を減少する手段を検討し
て本発明に到達した。

本発明は、少なくとも横方向に延伸された熱可塑性樹
脂フイルムを製造するに際し、横延伸工程と熱固定工程
との間にニップロール群を有し、（１）及び（２）式を
満足する長さＬの冷却工程を設けて、ガラス転移点温度
以下に冷却することを特徴とする熱可塑性樹脂フイルム
の製造方法である。

（L/W）≧0.25（２−Ｗ_N/W）² ……（１）Ｗ_N/W≧0.2 ……（２）なお、上式において、Ｌは冷却工程の長さを、Ｗはフ
イルム幅を、Ｗ_Nはニップロールの幅を意味する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明に適用される熱可塑性樹脂としては、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、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフ
タレートなどのポリエステル樹脂、ナイロン−６、ナイ
ロン−6,6などのポリアミド系樹脂、ポリプロピレン、
ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリフェニ
レンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリスル
フォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケ
トンケトン、ポリエチレントリメリテッドイミド、その
他多くの単体、共重合体、混合体、複合体等が挙げられ
る。

本発明の少なくとも横方向に配向した熱可塑性樹脂延
伸フイルムとは、少なくとも横方向に2.5倍以上の延伸
倍率で延伸し、フイルムに分子配向を与えたフイルムを
いう。具体的には、長手方向にあらかじめ配向させた縦
延伸フイルムを横方向に延伸した二軸配向フイルムでも
良いし、実質的に無配向なフイルムを横方向に配向させ
た横一軸延伸フイルムでも良いし、更にこの横一軸延伸
フイルムを縦方向に延伸した二軸配向フイルムでも良
い。又、配向フイルムは、少なくとも横方向に延伸した
後、延伸温度以上から該熱可塑性樹脂の融点より20℃低
い温度との間の温度で熱処理を施してあっても良い。

本発明方法は、熱可塑性樹脂フイルムを横延伸、熱固
定処理する際に、熱固定前のフイルムを一旦ガラス転移
温度以下に冷却すると同時にニップロール群を設置し、
横延伸工程によって発生するボーイング現象を減少させ
ようとするものであり、この冷却温度は低い程ボーイン
グ現象の減少の効果が向上する。また、冷却工程の長さ
Ｌとフイルム幅Ｗとの比L/Wの値が大きい程、更にニッ
プ幅Ｗ_Nが広い程、ボーイング現象の減少の効果が向上
し、（L/W）≧0.5（２−Ｗ_N/W）となるように冷却工程
の長さＬを選択することが好ましい。又、フイルム幅に
対するニップ幅の比Ｗ_N/Wは0.2以上が好ましい。0.2未
満であるとボーイング現象の減少効果が少ないだけでな
く、ニップロールによって剪断力が生じて、皺が発生
し、生産性が著しく低下する。また、（L/W）が（１）
式を満足しない場合は、ボーイング現象の減少効果が極
めて少なくなり、本発明の目的を達成する事ができな
い。本発明のニップロール群とは通常用いられるニップ
ロール１対だけでも良いし、また複数対のニップロール
でも良いし、またニップロール以外の他のロールと組み
合わされたロール群でも良いし、更に特公昭60-255584
号公報に記載されている様な特殊なロールを単独あるい
は複数本を単独にあるいはニップロールや他のロールと
組み合わせたロール群でも良い。ここで、冷却工程の長
さＬは、実質的に冷却工程の前工程の温度以下になる箇
所から、該冷却工程の温度より実質的に高い次工程の温
度に到達する直前の最も長い箇所までの長さを意味し、
フイルム幅Ｗはテンター出口でのテンターのクリップ間
距離を意味し、ニップ幅Ｗ_Nは該ロールがフイルムと実
質的に接触する面長を意味するものとする。尚、冷却工
程の長さＬ、フイルム幅Ｗ及びニップ幅Ｗ_Nは同じ単位
で表すものとし、通常メートル（ｍ）を使用するものと
する。本発明には、横延伸、冷却、熱固定工程が連接し
ている場合や、上記工程間に再横延伸、再縦延伸、横方
向の緩和、縦方向の緩和、定長幅等の少なくとも一つの
他の工程が存在する場合も当然含まれる。

又、横延伸を行うテンターと熱固定を行うテンターと
を切り離す場合には、大気中でフイルムを走行させるた
めフイルムは冷却されるので、冷却工程の長さＬとフイ
ルム幅Ｗとの比が本特許の請求範囲を実質的に満足しさ
えすれば横延伸と熱固定を別のテンターで行うことも本
発明に含まれる。

（実施例）次に、本発明を実施例にもとづいて更に詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の例に限
定されるものではない。

実施例１ポリエチレンテレフタレート樹脂を溶融してＴダイよ
り押出し、チルロール上でフイルム状に成形した後、ロ
ール延伸機によって縦方向に3.6倍延伸し、その後テン
ターによって横方向に3.7倍延伸し、熱固定した二軸配
向ポリエチレンテレフタレートフイルムとした。テンタ
ー内においては、フイルムを90℃で予熱し、次いで100
℃で延伸し、その後フイルムをL/W＝1.0の長さの55℃の
冷却工程で一旦冷却すると共にＷ_N/W＝0.8の幅の１本の
ニップロールで該冷却工程内でニップしながら、該フイ
ルムを220℃で熱処理し、更に200℃で熱処理した後、10
0℃までフイルムを冷却した。その後、クリップから外
して通常のようにしてフイルムを巻き取った。

実施例２実施例１において、冷却工程の長さＬとフイルム幅Ｗ
との比（L/W）を0.5とする以外は実施例１と同様にし
て、二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルムを得
た。

実施例３実施例２において、ニップロールの本数を２本とする
以外は実施例２と同様にして、二軸配向ポリエチレンテ
レフタレートフイルムを得た。

実施例４実施例１において、ニップロール幅Ｗ_Nとフイルム幅
Ｗとの比（Ｗ_N/W）を0.4とする以外は実施例１と同様に
して、二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルムを
得た。

実施例５実施例１において、ニップロール幅Ｗ_Nとフイルム幅
Ｗとの比（Ｗ_N/W）を0.2とする以外は実施例１と同様に
して、二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルムを
得た。

実施例６ポリエチレンテレフタレート樹脂を溶融してＴダイよ
り押出し、チルロール上でフイルム状に成形した後、テ
ンターによって100℃で横方向に3.7倍延伸し、その後ロ
ール延伸機によって縦方向に3.6倍延伸し、その後再度
テンターによってフイルムを220℃で熱処理し、更に200
℃で熱処理した後、100℃までフイルムを冷却して二軸
配向ポリエチレンテレフタレートフイルムを得た。その
後、クリップから外して通常のようにしてフイルムを巻
き取った。尚、横延伸工程と熱固定工程との間には、65
℃以下の冷却工程の長さＬとフイルム幅Ｗとの比（L/
W）が実質的に5.0以．上の長さＬの冷却工程とＷ_N/W＝
0.8の輻のニップロールが存在していた。

比較例１実施例１において、冷却工程とニップロールを設けな
い（L/W＝０）以外は全て実施例１と同様にして二軸配
向ポリエチレンテレフタレートフイルムを得た。

比較例２実施例２において、ニップロールを設けない（Ｗ_N/W
＝０）以外は実施例２と同様にして、二軸配向ポリエチ
レンテレフタレートフイルムを得た。

比較例３実施例１において、ニップロールを設けない（Ｗ_N/W
＝０）以外は実施例１と同様にして、二軸配向ポリエチ
レンテレフタレートフイルムを得た。

比較例４実施例１において、冷却工程の長さＬとフイルム幅Ｗ
との比（L/W）を0.3とする以外は実施例１と同様にし
て、二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルムを得
た。

比較例５実施例４において、冷却工程の長さＬとフイルム幅Ｗ
との比（L/W）を0.5とする以外は実施例４と同様にし
て、二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルムを得
た。

比較例６実施例１において、ニップロール幅Ｗ_Nとフイルム幅
Ｗとの比（Ｗ_N/W）を0.1とする以外は実施例１と同様に
して、二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルムを
得た。

実施例７ナイロン−６樹脂を溶融してＴダイより押出し、チル
ロール上でフイルム状に成形した後、ロール延伸機によ
って縦方向に3.25倍延伸し、その後テンターによって横
方向に3.5倍延伸し、熱固定した二軸配向ナイロン−６
フイルムとした。テンター内においては、フイルムを60
℃で予熱し、次いで85℃で延伸し、その後フイルムをL/
W＝1.0の長さの40℃の冷却工程で一旦冷却すると共にＷ
_N/W＝0.8の幅の１本のニップロールで該冷却工程内でニ
ップしながら、該フイルムを235℃で熱処理し、更に210
℃で熱処理した後、100℃までフイルムを冷却した。そ
の後、クリップから外して通常のようにしてフイルムを
巻き取った。

実施例８実施例７において、冷却工程の長さＬとフイルム幅Ｗ
との比（L/W）を0.5とする以外は実施例７と同様にし
て、二軸配向ナイロン−６フイルムを得た。

比較例７実施例７において、冷却工程とニップロールを設けな
い（L/W＝0;W_N/W＝０）以外は全て実施例７と同様にし
て二軸配向ナイロン−６フイルムを得た。

比較例８実施例７において、冷却工程の長さＬとフイルム幅Ｗ
との比（L/W）を0.3とする以外は実施例７と同様にし
て、二軸配向ナイロン−６フイルムを得た。

実施例と比較例のボーイング歪（Ｂ）を表１に示す。
なお、ボーイング歪はテンターに入る前のフイルムの表
面に直線を描き、最終的に得られたフイルム上で図１に
示すような弓形の変形量（ｂ）とフイルム幅との比を百
分率（100b/W）で表したものである。

実施例と比較例を比べてみて判るように、本発明のニ
ップロールを設けることによりボーイング現象が減少さ
せることができるが、本発明の条件を充たさない場合
（比較例）はその効果が著しく少ないことが判る。

（発明の効果）本発明によれば幅方向に均一な物理的、化学的性質を
有する熱可塑性樹脂フイルムが得られ、そのフイルムは
包装用、工業用、及びその他の用途に極めて有用である
事がわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はボーイング歪の算出方式を示したものである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも横方向に配向した熱可塑性樹脂
延伸フイルムを製造するに際し、横延伸工程と熱固定工
程との間にニップロール群を有し（１）及び（２）式を
満足する長さＬの冷却工程を設けて、ガラス転移点温度
以下に冷却することを特徴とする熱可塑性樹脂延伸フイ
ルムのボーイング低減方法。（L/W）≧0.25（２−Ｗ_N/W）² ……（１）Ｗ_N/W≧0.2 ……（２）なお、（１）式において、Ｌは冷却工程の長さを、Ｗは
フイルム幅を、Ｗ_Nはニップロール群の中の最大のニッ
プ幅を意味する。