JPH02103122A - 二軸延伸ポリアミド系フィルム及びその製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は二軸延伸ポリアミド系フィルムを用いた包装材
料に関し、更に詳しくは製袋品を熱水ないしレトルト処
理等により加熱処理したとき捻れが生じにくい二軸延伸
ポリアミド系フィルムにｌするものである。

（従来の技術） ナイロン−６に代表されるポリアミド系の二軸延伸フィ
ルムはその優れた耐ピンホール性、耐熱性、耐寒性、ガ
スバリヤ−性を有しておりポリエチレン等のシーラント
素材と複合され、冷凍、冷蔵及びレトルト食品用等の包
装材料に幅広く使用されている。

その製造方法はポリアミド系樹脂を溶融押出し、冷却固
化した未延伸ポリアミド系フィルムを再加熱し、縦（Ｍ
Ｄ）、横（ＴＤ）２方向に延伸い更に熱固定することに
よって得られる。延伸方法としては通常フラット状逐次
二軸延伸法、フラット状同時二軸延伸法、及び、チュー
ブ状同時二軸延伸法が知られている。

このような方法で二軸延伸されたポリアミド系フィルム
は該フィルムの融点に近い温度で緊張下で熱固定するこ
とにより保存中、あるいは印刷、ラミネート等の後加工
工程で収縮しにくいように調整される。

以上のようにして得られた二軸延伸ポリアミド系フィル
ムはポリエチレン、ポリプロピレン等のシーラント素材
と接着剤を介し複合化され食品包装に使用されるが、食
品包装後に食品の殺菌を目的として７０〜８０℃、或は
それ以上の熱水、沸騰水、加圧加熱水中で熱水処理され
ることが多い。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、二軸延伸ポリアミド系フィルムは一般に
熱水処理による収縮率が大きいため、特に従来のフィル
ム原反の両端に近い部分を用いて作製した包装袋は包装
後に前記の様に殺菌その他の目的で熱水処理すると捻じ
れが発生し、外観を損うため商品価値を低下させるとい
う欠点があった。又、従来のフィルム原反の両端に近い
部分を用いて作製した袋はいわゆる８字カールという袋
の捻れが発生し易いため、このような袋に自動充填包装
する工程において自動充填作業が円滑に進まないことが
多かった。

このような包装袋の捻じれの発性は、素材であるフィル
ムの熱収縮性に異方性即ち熱水中等で熱収縮させたとき
収縮率が最大となる方向がフィルムの進行方向（ＭＤ）
又は幅方向（ＴＤ）と一致せず、ＭＤまたはＴＤからの
変位していることによるものであり、このような異方性
が大きいフィルムを折り返して製袋すると袋の表側と裏
側では収縮率が最大となる方向が違うために生しる現象
である。

本発明においては、この異方性をＭＤから左に４５℃、
１３５℃の方向の熱水収縮率の違いの程度により表わし
た。

前記の捻れは、主にテンタ一方式等のフラット状で延伸
したフィルムの、特にその両端近くの部分を使用した包
装袋が捻れが発生しやすい。チューブ状延伸したフィル
ムはこのような異方性は殆どないことが判ったが、この
フィルムをテンタ一方式で熱固定するとやはり同様に異
方性現象が発生する。特に熱固定の場合はその処理温度
がその素材樹脂の融点に近い高い温度で行われるためこ
の傾向が大きい。このような現象はいわゆるボーイング
現象に依るものであることは周知の事実である。このボ
ーイング現象とは、フィルムを例えばテンタ一方式によ
り延伸する場合、延伸前のフィルムの幅方向に一直線を
引いておくと、延伸後にはその直線が進行方向に対して
中央部が凹んだ形の弓型曲線となる現象であり、両端部
は把持具により強制的に進行するが、中央部に近い部分
はフィルム面内の張力により後側から引張られ進行が遅
れるため生じる現象である。このようなボーイング現象
を伴って製造されたフィルムを例えば１００℃の熱水中
で収縮させると中心からの各方向の収縮率を円グラフ式
に表示すると最大収縮方向がＭＤまたはＴＤと一致せず
、斜め方向に細長い楕円形状になる。

例えば、広幅のフィルムをテンタ一方式で熱固定すると
前記のようなボーイング現象が著しく発生し、中央部で
は異方性が比較的小さいが、両端部では著しく大きいも
のとなる。従って、前記の製袋ような用途には異方性が
小さいものが必要であるが、そのような場合には中央部
の異方性が小さい部分のみを用いる必要があった。しか
し、その場合、残りの両端部から異方性が大きいフィル
ムが大量に出来てしまい、歩留りが著しく悪く、実用性
が乏しいものであった。

現実に、市場に出回っている熱固定したポリアミドフィ
ルムの異方性を評価したところ異方性が大きいものが多
数認められた。

一方、異方性が殆どないチューブ状延伸したフィルムを
内部にエアーを充填してチューブ状で熱固定したフィル
ムについて熱収縮性の異方性を調べたところ、いずれも
テンタ一方式のものに比べ異方性が著しく小さことが判
った。しかしながら、工業的規模で延伸されて大寸法の
チューブを前記のようにチューブ状のままで熱固定する
ことは生産の安定性及び作業性に問題があるので、折り
畳んで又は切り開いてフラット状で熱固定する方法が一
般的に行われている。この方法により異方性が小さいフ
ィルムを得ることが望まれ、種々の工夫がなされていた
が、未だ充分な結果は得られていない。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは熱水収縮性が大きいため異方性の影響が現
れ易いポリアミド系延伸フィルムについての前述の欠点
を解決するため鋭意検討した結果、ポリアミド系延伸フ
ィルムをフラット状で熱固定をおこなう際に、フィルム
の両端を把持して幅方向の収縮を抑止する状態で所定の
温度に設定したヒートロールまたはヒートベルト等の高
温物体表面に密着させて特定温度範囲に加熱処理した後
、直ちに急冷することにより、熱固定でボーイングが小
さい二軸延伸フィルムを熱固定する工程でボーイング現
象を拡大させないで熱固定することができ、且つ、熱水
収縮率の小さいフィルムが得られることを見いだし本発
明に到ったものである。

即ち、本発明はボーイングが小さい二軸延伸フィルムを
フラット状で熱固定する際に、その両端を把持した状態
で該フィルムの融点以下１０〜４０℃に加熱した物体の
表面に密着させて前記温度範囲に加熱した後、直ちに冷
却ロールに接触させて該フィルムのＴｇ以下に急冷する
ことを特徴とする二軸延伸ポリアミド系フィルムの熱固
定方法、及びこれにより得られるフィルムの巾方向の全
ての位置について、全ての平面方向の１００℃の熱水収
縮率が５．　０％以下で、且つ、下記の式により算出し
た熱水収縮率の異方性Ｈ（％）がフィルムの全幅にわた
り３０％以下であり、好ましくは２０％以下であること
を特徴とする二軸延伸ポリアミド系フィルムに関するも
のである。異方性［Ｉ（％）が３０％を超えたものはこ
れを用いて作製した包装袋の捻れが大きく外観を極端に
損ない実用的に好ましくない。更に、２０％以下のもの
は捻れが小さく実用上支障がないので好ましい。

（但し、Ｓ４５．５１３５は各々ＭＤから左に４５゜１
３５°の方向の１００℃熱水収縮率を示す。）本発明の
熱固定に適用される二軸延伸フィルムとしては前記の式
で算出される熱収縮率の異方性Ｈ（％）の値が２０％以
下のものが好ましく、特に異方性が小さいチューブ延伸
方式によるものが更に好ましい。

本発明の熱固定方法はポリアミド系以外の熱水収縮率が
一般に小さい熱可塑性樹脂からなる二軸延伸フィルムに
は実用的効果は殆どないが、熱水収縮率が大きく、熱水
による加熱、レトルト処理等の熱水処理に供される頻度
が高いポリアミド系フィルムには特に顕著な効果がある
。

本発明に用いられるポリアミド系樹脂としてはナイロン
−６、ナイロン−６６、ナイロン−１２、ナイロン−１
１及びこれらのポリアミドを構成するモノマーを主成分
とする実質的にポリアミド系である共重合体等の単独、
及びこれらのブレンド系が例示される。樹脂の融点及び
ＴｇはＤＳＣ法により測定する。

ブレンド系樹脂の融点及びＴｇは、ブレンドする各成分
樹脂についてプラスチックの転移温度測定方法（ＪＩＳ
　　Ｋ７１２１）に準じて測定した値から以下のように
して求める。融点については同規格の３（２）により測
定して得られた数値をブレンド比率で加重平均した温度
を採用する。又、Ｔｇについては、その高い方の値とす
る。又、共重合系樹脂の融点及びＴｇについてその値が
２つ以上ある場合は、融点についてはそのピークの面積
比により加重平均した値を、Ｔｇについてはその高い方
の値を採用する。

本発明の熱固定方法において、熱固定温度が融点以下１
０℃より高いとフィルム表面が軟化しヒートロールない
しヒートベルトの間でブロッキングを発生し、フィルム
離れが悪くなり、又、フィルムの表面平滑性が失われ透
明性を損ない（白化）実用に供せないものとなる。

一方、熱固定温度が融点以下４０℃より低いと熱固定効
果が十分でない。

又、上記の温度に加熱した物体平面に密着させる時間は
、ポリアミド系樹脂の種類、フィルム厚及び熱固定温度
等により適宜選択すれば良く、フィルム厚が薄いほど、
或は熱固定温度が高いほど短時間で良いが、概ね０．　
５秒程度以上であればよい、しかし、加熱物体であるヒ
ートロールないしヒートベルト等に単に延伸フィルムを
接触させるだけでは、上記温度範囲で熱固定される際に
フィルムが熱収縮しやすいので、幅方向の収縮を抑止す
るためにフィルム幅方向端部を固持しなければならない
。幅方向の収縮があると耳部（両端部）の厚さが大きく
なり実用的でない。

熱固定の最後ではフィルムはＴｇ以下の温度に冷却され
るが、加熱物体からフィルムが離れる際にはフィルム温
度が高くなっているので、冷却装置に至るまでの閏その
ままでフリー状態に置かれると発生する幅方向の収縮を
避けるため、ゴムロール等の平滑物体表面に密着させた
状態で冷却装置に移動させるのが好ましい。

この際、ゴムロールなどはヒートロール、ヒートベルト
、及び、冷却ロールと密着してフリー状態がないように
配置するのが更に好ましい。

上記の特定の温度範囲で熱固定する前段階に予熱パート
を設けて前記温度範囲未満の温度に昇温した後熱固定パ
ートに持って行くのが効率的である。この予熱パートは
１段又は２段以上の前記熱固定温度範囲よりも低温のヒ
ートロール又はヒートベルト工程などの予備熱処理工程
を設けて段階的に昇温した温度で熱処理する方法が好適
であり、比較的低温の段階ではテンタ一方式でもよい。

この予備熱処理工程においてもそれぞれの直後に急冷す
るのが好ましい。

（発明の効果） 従来のようなテンタ一方式で熱固定したフィルムは特に
両端部の熱収縮率の異方性が大きいため、異方性が小さ
いものが必要な場合には中央部の一部分しか利用できな
かったのに対して、本発明の方法により熱固定された二
軸延伸ポリアミド系フィルムは、１００℃の熱水中で収
縮させた時、フィルムの幅方向の全ての位置について異
方性（Ｈ）が１０％以下、熱水収縮率が全ての方向にわ
たって５．０％以下となり、且つ、フィルムの厚さが均
一であるため、例えば、該フィルムをシーラント素材と
ラミネートし製袋して使用したパウチを熱水或はレトル
ト処理等の殺菌処理をしても、該フィルムの端部を使用
したものも実質的に捻れがなく、フィルム全幅について
熱水或はレトルト処理される包装材料に供することがで
きる。

（実施例） 次に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明
はこれらに限定されるものではない。

尚、本発明におけるフィルム特性の測定法は次の通りで
ある。

１）１００℃熱水収縮率、異方性及び端部の厚さ尚、本
発明においては、全方向の収縮率の代わりにＭＤ、ＴＤ
、ＭＤから左に４５″及び１３５°ずらした方向の収縮
率で代表する。

フィルム幅方向の所定の位置を中心に１２０ｍ５＋Ｘ１
２０＋ｗ角のフィルム片を切取り、該フィルム片の中心
に直径１００ｍの円を描き、更にＭＤ方向、ＴＤ力方向
ＭＤ方向から左に４５°及び１３５°ずらした方向（以
後、ＭＤ方向から４５″１３５°の方向と称す。）に円
の中心を通る１０ｏｌＩＩＩＩ長の標線を各々記入し、
２０℃、６５％ＲＨ環墳下に１日放置後、各々の標線長
を測定する。

このフィルム片を１００℃の熱水に３０分間浸漬した後
、フィルム表面の付着水を拭き取り２０℃、６５％ＲＨ
環境下に１日放置後、標線長を各々測定する。各方向に
ついて、浸漬前の標線長をＭｓ、浸漬後の標線長をＭと
し、１００℃熱水収縮率Ｓ（％）を下記の式により算出
し、ＭＤ方向、ＴＤ力方向ＭＤから左に４５＠　ＭＤか
ら左に１３５°の方向の１００’Ｃ熱水収縮率を各々Ｓ
ｎｏ、８１０％　　５ａｓｓ　　５Ｉ３５で示す０熱水
収縮率Ｓ（％）は 熱水収縮率の異方性Ｈ（％）を下記の式により算出する
。

２）包装品の熱水処理による捻れ試験 試料フィルムと厚さ４０μｍ、片面コロナ処理したＬＬ
ＤＰＥ　（融点１２６℃、密度０．９３５）フィルムと
を、ＬＬＤＰＥフィルムのコロナ処理面を内側にして、
接着剤としてウレタン樹脂（東洋モートン製、商品名；
　ＡＤ−３０５／ＡＤ−３５５、ＷＥＴ比１：　　１）
を用いてドライラミネートした。

次に、ラミネートしたフィルムを半折し、折り目の部分
をスリットして二枚重ね状にし、更に三方シールの２面
付けの製袋を二列行い、長さ（ＭＤ力方向２５ＯｍＸ幅
（ＴＤ力方向２００−〇三方シール袋を得、２面付けの
うち、基材フィルムの端部に近い方に相当する袋につい
て、水を１５０ｃｃ充填し、口部をヒートシールにより
密封して包装品とした。この包装品を１００℃の熱水に
３０分間浸漬し熱水処理した後、包装品の熱水処理によ
る捻れを下記の基準により目視判定する。

◎　　　捻れが認められない。

○　　　捻れがほとんど認められない。

Δ　　　若干捻れが認められる。

×　　　捻れがひどい。

３）端部の厚さ 熱固定フィルムの幅方向端部から１２０ｍの位置をＭＤ
力方向６０ｍピッチで５点、厚さを測定しその平均値を
原フィルムの端部の厚さとする。

実施例１ ナイロン−６レジン（融点２１５℃、Ｔｇ５３℃）を溶
融押出し急冷固化して得られたチューブ状の折径６００
ｍｍ、フィルム厚１５０μｍの未延伸原反を再加熱し、
周速の異なる２組のニヮプロールとチューブ内の圧空に
より、８０〜１００℃で縦横同時に３×３倍に二軸延伸
を行い、折径１Ｂ００ｍｍ、フィルム厚１７μｍの２軸
延伸フイルムを得た。このフィルムの両端部をカッター
にて切り開き、２つのコアーに巻き取った。

コアーに巻き取ったフィルムを８０ｍ／分の速度でフィ
ルム両端を夫々テンターのチャックに把ませて中方向の
寸法を一定に保った状態で・　雰囲気温度が１２０℃に
加熱された長さ１ｍのテンターオーブン内に通過させた
後直ちに水冷ロールにて冷却して予熱処理した。引続き
フィルムを接触長さが１ｍ、１８０℃に加熱されたエン
ドレスのヒートベルト部に導き、端部でフィルムを押圧
により把持する耐熱性押圧用エンドレスベルトとの間に
把持させてフィルムを巾方向の熱収縮を防止しながらヒ
ートベルトの表面に密着させ熱処理した。その後ヒート
ベルト及び後記冷却ロールの両表面に接したゴムロール
表面に該フィルムを抱かせた状態で通過した後、内部に
冷却水を循環させた冷却ロール（３００−φ）表面に移
し０．５秒問接触させて該フィルムのＴｇ以下に急冷し
て熱固定を完了し、次いで該熱固定フィルムを巻き取っ
た。

以上のようにして得られた熱固定フィルムの幅方向端部
から１２０ｍｍの位置を中心にして一辺１２０−の正方
形のフィルムを切取り、既述の方法によりＳｎｏ、　　
９１０％　　Ｓｎ６及び５１３５を測定した。

次に、巻き取った熱固定フィルムをスリッターにて両端
を各々６０關除いて８４０ｍ５幅に２＃ｉして巻き取っ
た。

２ｇ＆シたロールのうちＭＤ力方向向かって右側のロー
ルを基材フィルムとして包装品を“作製し、この包装品
を前記の方法により熱水処理し、袋の捻れ試験を行った
０以上の結果をまとめて表−１に示す。

実施例２〜３及び比較例１〜２ 熱固定用のヒートベルトの温度を各々１９０．２００．
１７０．２１０℃に変えた以外は、実施例１と同様にし
てナイロン−６フイルムを作製したものを各々実施例２
〜３及び比較例１〜２とし、実施例１と同様にして評価
した。結果をまとめて表−１に示す。

実施例４ 実施例２において予熱パートの温度を１６０℃に代えた
他は実施例２と全く同様にして熱固定フィルムを得、実
施例１と同様にして評価した。結果を表−１に示した 実施例５ 実施例２において熱固定ロールと冷却ロール閏のゴムロ
ールを取り外し約１２０ｍのフリ一部分を設けた他は実
施例２と同様にして熱固定フィルムを得、実施例１と同
様にして特性を評価した。

得られた結果を表−１に示した。

実施例６ 予熱用テンターオーブンを加熱しないで熱固定用ヒート
ベルトの温度を２００℃とした以外は実施例１と同様に
してナイロン−６フイルムを作製し、実施例１と同様に
して評価し、その結果を表・−１に示す。

実施例７〜８及び比較例３〜４ 実施例７として、実施例１と同様にして得られた中１８
００ｗ＋の二軸延伸フラットナイロンフィルムシ半裁し
たフィルムを、フィルムとの接触長さが１ｍで１５０℃
に加熱され且つ両端部上にフィルムを押圧により固定す
るための押圧用エンドレスベルトを具備したエンドレス
の耐熱ベルト上を通過させて巾方向の熱収縮を防止しな
がら表面に密着して加熱したのち直ちに水冷ロールにて
冷却して予熱処理した。次いで、両端表面部にフィルム
を円周の２７３に亙って押圧してフィルムを押圧固定し
得る耐熱ベルトを具備した１９０℃に加熱された直径４
００１φのヒートロール上を通過させて密着加熱処理し
た。その後は実施例１と同様にしてゴムロール、冷却ロ
ールを経て熱固定処理を完了し、熱固定フィルムを巻き
取った。

又、実施例７において、予熱のヒートベルト温度及び熱
固定用ヒートロール温度を夫々１８０℃。

２００℃、夫々１７０℃、１７０℃、夫々１８０’Ｃ，
２１０℃とした以外は実施例５と全く同様にして熱固定
したものをそれぞれ実施例７、比較例３及び比較例４と
した。

得られた熱固定フィルムについて実施例１と同様にして
評価し、その結果を表−１に示した。

比較例５〜７ 実施例７において、熱固定としてテンターの両端チャッ
クに把持して各々２００，２１０．２２０℃の熱風テン
ターを６秒通過させた以外は実施例７と全く同様にして
熱固定処理したものをそれぞれ比較例５〜７とした。

得られたフィルムは実施例１と同様にして評価し、その
結果をまとめて表−１に示した。

実施例９及び比較例８〜９ ナイロン−６（融点２１５℃、Ｔｇ５３℃）とナイロン
−６６（融点２６０℃、Ｔｇ５６℃）とを３０／７０の
比にブレンドしたブレンド系樹脂（加重平均による融点
２４７℃、Ｔｇ５５℃）を用いて実施例１と同様にして
二軸延伸フィルムを得た。

次に、１３０℃のテンターオーブンにて予熱処理した後
、各々比較例８、実施例７及び比較例９として温度２０
０℃、２３０”Ｃ１２５０’Ｃのヒートベルトにて熱固
定した以外は実施例１と同様にして熱固定フィルムを作
製し、得られたフィルムは実施例１と同様にして評価し
た。結果をまとめて表−１に示す。

表−１の結果より、ＨＲを使用してフィルムの両端を把
持した状態でフィルムの融点以下１０〜４０℃の範囲に
加熱した後、直ちに該フィルムの′ｒｇ以下に急冷して
熱固定することにより、フィルムの端部についても１０
０℃熱水収縮率及び熱水収縮率の異方性が小さいフィル
ムが得られ、その結果、フィルムの端部を使用しても熱
水処理による捻れの小さい袋が得られることが明らかで
ある。従来の様に熱風テンターを使用すると熱水収縮率
の異方性が大きく、捻れが大きいことが明らかである（
比較例５〜６）。

熱固定温度がフィルムの融点以下４０℃より低いと１０
０℃熱水収縮率が５．　０％を超える方向があり熱固定
が不十分であり、捻れ試験をおこなうと全体の縮みが大
きかったく比較例Ｌ　　３及び８）、一方、熱固定温度
がフィルムの融点以下ｌ０℃より高いとＨＲにブロッキ
ングした（比較例２．４及び９）。しかし、テンターの
場合は白化したく比較例７）。

また、樹脂の融点以下１０〜４０℃の範囲で熱固定する
前に、該温度範囲より低い温度で予熱処理した方が、該
温度範囲の高い温度条件で熱固定する場合、ブロッキン
グ気味にならないためより好ましいことも明らかである
（実施例４）。

又、予熱処理がテンタ一方式で温度が高いと、その段階
で熱収縮率の異方性が大きくなり、本発明の目的を達成
することができない（実施例４）。

参考例 市場より人手したロールｌ（ロール＋ｉ　０６０鴎）、
及びロール２（ロール巾７００閤）の２つの二軸延伸ポ
リアミドフィルムの各々巾方向の３箇所（仮右端、中央
、仮右端）についての熱水収縮率を測定し、これらの値
から次に示す式により各点における異方性（Ｈ′）を求
めその結果を表−２に示した。

（但し、Ｓ　ａ５．５１３５は各々ＭＤから左に４５″
１３５°の方向の１００℃熱水収縮率を示す。）この結
果から、ロール−は仮右端と中央との間にミルロールの
中心があると推定され、又、ロール２は仮右端より更に
右方向にミルロールの中心があると推定される。即ち、
ロール−は比較的ミルロールの中心部から得られたもの
であり、ロール２はミルロールのかなり端に近いところ
から得られたものであると思われる。

［以下、余白］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱固定後のフィルムの幅方向の全ての位置について
   、全ての平面方向の１００℃の熱水収縮率が５．０％以
   下で、且つ、下記の式により算出した熱水収縮率の異方
   性Ｈ（％）がフィルムの全幅にわたり３０％以下である
   ことを特徴とする二軸延伸ポリアミド系フィルム。 Ｈ（％）＝｛｜Ｓ＿４＿５−Ｓ＿１＿３＿５｜／［（Ｓ
   ＿４＿５＋Ｓ＿１＿３＿５）／２］｝×１００（但し、
   Ｓ＿４＿５、Ｓ＿１＿３＿５は各々ＭＤから左に４５°
   、１３５°の方向の１００℃熱水収縮率を示す。）２、
   二軸延伸フィルムをフラット状で熱固定する際に、その
   両端を把持した状態で該フィルムを、その融点以下１０
   〜４０℃に加熱した物体の表面に密着固定させた状態で
   前記温度範囲に加熱した後、直ちに冷却物体表面に接触
   させて該フィルムのＴｇ以下に急冷することを特徴とす
   る二軸延伸ポリアミド系フィルムの熱固定方法。 ３、熱固定前の熱水収縮率の異方性Ｈ（％）が２０％以
   下であることを特徴とする請求項２の熱固定方法。