JPH0262223A - 熱可塑性重合体フィルムの製造法 - 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】 本発明は溶融熱可塑性フィルムの、急冷ロールのキャス
Ｉ・・ドラム上への押出しに関する。

ある種の熱可塑性重合体、例えばフィルムが包装、エレ
クトロニクスなどにおける多くの用途に有用であるポリ
エチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からキャストフィル
ムを製造することは良く知られている。そのようなフィ
ルムの製造法において、溶融重合体は普通急冷ロールの
表面上に押出され、続いて公知の延伸技術によって配向
せしめられる。

フィルムを重合体の融点以上又は融点付近の温度で押出
すそのような方法では、新しく生成したフィルムを２次
転移温度、即ち温度が低下するにつれて重合体が柔軟な
状態からより硬いガラス様状態に至る温度以下の温度ま
で急冷し、続くフィルムの配向を妨げる結晶化を防止す
ることが重要である。それ故に、フィルムとロールの間
に過剰な空気が捕捉されるのを防ぐことを含めて、押出
したフィルムと急冷ロールの間の迅速且つ良好な接触を
達成する（「ピンニング（ｐｉｎｎｉｎｇ）ｊとして言
及）ことが重要である。

ヘイヤー（Ｈｅｙｅｒ）の米国特許８１￥４，３１０．
２９５号（ヘイヤー２９５）には、邪魔板を通して相互
作用する少くとも２つの真空域を用いることによリ、溶
融ウェッブ材料（特にＰＥＴ）を急冷ロール上に均一に
ピンニングするための真空ピンニング装置が開示されて
いる。

ヘイヤーの米国特許筒４．５０１，７１２号（ヘイヤー
７１２）には、ヘイヤー２９５に開示されているような
真空ピンニング・ウェッブ・キャスト装置の使用法が開
示されている。この方法では、急冷ロール上に少くとも
３マイクロインチ（０，０８マイクロメータ）の表面の
粗さを作り、一方同時にウェッブとロールの間の接触線
に真空力を適用し、これによって過剰の空気がフィルム
とロール間に捕捉されるのを防ぐことによりＰＥＴのよ
うなフィルムの品質を改良している。ヘイヤー７１２の
開示も本明細書に引用される。

ヘイヤー７１２に示されるように、真空で補助されたフ
ィルム・スピニング装置を用いることの問題は［まだら
（ｍｏｔｔｌｅ）Ｊ及び［破裂（ｂｕｒｓｔｉｎｇ）Ｊ
を避けることである。まだらはフィルムが不完全に接触
する場合に起こり、急冷ロール表面がオレンジの皮に似
た凹みのある表面をもたらす。まだらは小さすぎる真空
ピンニング力の結果である。

破裂は高すぎる真空力を適用した場合に起こる。

フィルムは真空源方向の内側へ引張られ、急冷ロール表
面から引張られすぎることがある。これらの２つの圧力
間の差が操作範囲又は「ウィンドウ（ｗｉｎｄｏｗ）］
となる。運転の観点からは、できるだけ大きいウィンド
ウを有することが有利である。

粗い急冷ロール表面を用いることのへイヤー７１２の方
法は、高度に磨かれた急冷ロールを用いる同様の方法よ
りも大きい操作ウィンドウを得ることを可能にする。不
幸なことにこの方法をキャストの厚さが５ミル（１２７
マイクロメータ）よりかなす薄い、特に約３．５ミル（
９０マイクロメータ）及びそれ以下のキャストフィルム
に適用した場合、不可能でないけれども適当な広い運転
ウィンドウを維持することが困難となる。

今回、ＰＥＴのような熱可塑性材料は、特に特許請求の
範囲に指摘され且つ本発明の好適な具体例に記述される
本発明の方法に従えば、許容しうる操作ウィンドウ内で
真空ピンニング技術を用いることによって加工でき、約
５ミル（１２７マイクロメータ）以下の厚さのキャスト
フィルムを製造しうろことが発見された。

第１図は本発明の方法に用いる装置の具体例の部分的断
面側面図であるが、真空域を作り出すための手段か省い
である。

本発明は、熱可塑性重合体材料のウェッブを、少くとも
３マイクロインチ（０，０８マイクロメータ）の表面粗
さを有する急冷ロール上へ溶融形で押出し、一方同時に
ウェッブとロールの間の接触線に真空力を適用すること
を含んでなる熱可塑性重合体フィルムの製造法である。

好ましくは表面の粗さは約６〜９マイクロインチ（０，
１５〜０゜２３マイクロメータ）である。粗さを達成し
且つ測定する方法は本明細書に引用されるヘイヤー７１
２の特許に記述されている。

溶融した熱可塑性フィルムの、押出し口金から急冷ロー
ルへのキャストを補助するための技術的に現存している
種々の真空ボックス装置のうち、ヘイヤー２９５の図面
に示され且つその開示に詳述されている装置はフィルム
と急冷ロールの間の接触線に近いフィルムの吸引面に適
用される真空力か不変的であるために本発明の目的に対
して好適である。勿論フィルムと急冷ロール間の接触線
から空気を排除するのに有用な技術的に良く知られたい
ずれか他の多くの真空装置も同様に本発明の実施に用い
ることができる。

図面を参照すると、示されている装置部分はへイヤー２
９５の、特に第２図に示された装置の一部にすぎない。

ヘイヤー２９５の真空ピンニング手段は簡明且つ簡略化
のために省略されている。

しかしこれは本明細書に参考として引用される。

図面に示すように、溶融プラスチック１４を含む口金リ
ップ１２を有する溶融押出し口金１０は急冷ロール１６
上に位置する。口金はへイヤー２９５の第２図に影で示
されるように、垂直から約１５〜２５°の角度で急冷ロ
ールの方向へ後ろに傾斜していることが好適である。口
金リップ１２はＬの垂直長さとＨ８の口金リップの開口
寸法とを有する。

口金リップの開口（押出されたフィルムの現われる場所
）の、口金リップの後ろの角から測定した急冷ロール表
面１８への間隔は距離ｄである。

特にＰＥＴに対して本発明を行なう場合、間隔ｄは期待
するキャストの厚さに依存して約２０〜８０ミル（０，
０６〜０　、２　ｃｍ）であるべきである。また距離ｄ
はキャストフィルムの厚さＨｌの０．６乗に比例して変
化させることがＰＥＴに対して推奨される。即ち比ｄ　
／（Ｈ、）ｏ、　６はｄ及びＨ３がミル単位の特約２０
〜５０、好ましくは約３５〜４５である。

口金リップの開口とキャストフィルムの厚さの比（Ｈｏ
／　Ｈ＋）は溶融物の延伸比ＭＤＲである。ＰＥＴの場
合、ＭＤＲは約２５以下、好ましくは約７〜１５である
ことが望ましい。

溶融押出しするウェッブを急冷ロール表面１８上に真空
ピンニングする場合、［ドロウバック（ｄｒａｗｂａｃ
ｋ）Ｊと呼ばれる現象、即ち溶融プラスチックが口金リ
ップの開口の底端の上の口金リップ１２から（点■にお
いて）離れる傾向が起こる。寸法Ｘ０は押出される溶融
物が口金リップ１２の両面と接触を保っている口金リッ
プの高さＬの部分である。ここにＬ−Ｘｏはドロウバッ
ク寸法であり、好ましくはリップの開口Ｈ０の小部分で
ある。押出されたキャストフィルムは急冷ロール表面１
８に（点■において）接触し、従って押出されたウェッ
ブの延伸長さＳはドロウバック点Ｉかもロール接触点■
までの距離である。ドロウバック（Ｌ−Ｘ、）と工程因
子さの間には次の関係のあることが推定された： Ｈ。

Ｌ−Ｘｏ　　　　　　　ｌ　　ｎ（Ｈａ／Ｆ（＋）口金
リップを出る流れの不安定性は、あるキャスト条件下に
観察され、ドロウバックが過度の場合に起こると推定さ
れる。従って薄いキャストフィルムを成功裏に作るため
には、更なる工程基準に合わなければならないことか発
見された。流れの安定性は次のように定義される安定性
指数（Ｓｌ） Ｓ　１−１０３Ｘ Ｖ　　Ｈｏ”’　　ｉ　　ｎ　（Ｍ　Ｄ　Ｒ）［式中、
■−円周ドラム速度（ｆｐｍ）、そして他の寸法はミル
単位である］ を用いて推定できることが発見された。流れの安定性に
対して、Ｓｌは５より大きい、好ましくは８より大きく
あるべきことが見出された。

まだらと破裂のしきい値の数学的モデルは、垂直から２
０°傾斜した口金及びヘイヤー７１２特許に記述されて
いるように準備した１〜８マイクロインチ（０，１５〜
０．２０マイクロメータ）のＲａヒーズを吹きつけた急
冷ロール表面、０．４６〜０．５６のＩＶ、そして２８
０〜２９５°Ｃの重合体温度を用いるＰＥＴフィルムに
対しての蓄積されたデータから作り上げられた： ＤＰ　　ｍｉｎ□ｏ、ｏ０７８４（ｌ土ｄ−’ハ）Ｖ”
　　”　　Ｃｎ　　Ｋｒ　　ＣＬ［式中、ＤＰ　ｍａｘ
−最高真空値又は「破裂」しきい値（“Ｈ２Ｏ） Ｄｏ　ｍ１ｎ＝最小真空値又は「まだらコしきい値（”
　＋１□０） ■−ドラム速度（ｆｐｍ） Ｈ＋＝キャストフィルムの厚さ（ミル）＋１．＝口金リ
ップの開口（ミル） ｄ−口金リップの開口とドラムの間隔（インチ）Ｃｎ−
［０＋２．９（ｎ−０，５３）］　、但しｎ＝固有粘度
Ｃｒ＝　（１，＋　０．０７５Ｒ）／　１−５２５、但
しＲ＝ニドラム粗さ（マイクロインチ）Ｒａ Ｋｒ＝　３．３８（１＋　０．３４Ｒ）Ｃｏ＝　［１＋
　０．０２３（２８３−Ｔ）］、但しＴ−重合体温度（
’Ｃ）］ 制御上限値はＤＰｍａｙの計算値の７５％に設定し、ま
た制御下限値はＤＰｍｉｎの計算値の１５％であること
が推奨される。更に破裂に対して保証するためには、可
能な最小操作真空圧で運転することが推奨される。

本発明はフィルム形で溶融キャストしうるいずれかの熱
可塑性重合体フィルムのキャストに利用することができ
る。例えばそのような重合体はポリエチレンテレ７タレ
ート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレート
、ポリテトラメチレン−１゜２−ジオキシベンゾエート
及びポリエチレン−１゜２−ナフタレートのようなポリ
エステル：ポリヘキサメチレンアジパミド、ポリへキサ
メチレンセバカミド、ポリカプロアミドのようなポリア
ミド；及びポリ塩化ビニリデンを含む。上述の重合体物
質は一般に結晶化しうるけれど、本発明は普通非品性で
ある且つ結晶化しない有機熱可塑性重合体、例えばポリ
スチレン及びポリメタクリル酸メチルにも同様に適用で
きる。本発明の方法はＰＥＴのフィルムの溶融キャスト
に、好ましくはＰＥＴが約０．４〜０．６の固有粘度（
Ｉ　Ｖ）を有し且つ溶融物の温度が約２７０〜３００°
Ｃである場合に特に適当である。このＩＶはへラフエル
フィンガー（Ｈｅｆｆｅｌｆｉｎｇｅｒ）の米国特許第
３，４３２，５９１号に示されているように測定される
。

本発明によれば、キャストの厚さ５ミル（１２７マイク
ロメータ）以下のＰＥＴフィルムは、ヘイヤー７１２特
許の方法を用いるよりも非常に大きい操作ウィンドウを
有して、粗面の急冷ロール上で真空ピンニングすること
により製造することかできる。確かに３．５ミル（９０
マイクロメータ）及びそれ以下のキャストフィルムの厚
さを有するフィルムは広い操作ウィンドウ例えば破裂し
きい値の約５０％より大きい操作ウィンドウで加工する
ことができる。これは０．７３ミル（１８，５マイクロ
メータ）程度の薄いキャストフィルムの厚さを有するフ
ィルムも包含する。本発明によって製造されるキャスト
フィルムは普通延伸によって同業者には良く知られた包
装、エレクトロニクスなどの多くの用途に有用な約ｌ／
１２〜ｌ／１４のキャストフィルムの厚さの最終フィル
ムを与える。

ベイヤー２９５特許の装置は、本発明において使用した
場合法のデータを与えた： 真空ピンニング操作条件 ０．０３９　　　２５０　　　　０．７３　　　１５０
．０３７　　　２６０　　　　０．８８　　　１８０．
０４２　　　２３０　　　　１．０２　　　１４０．０
５０　　　２３０　　　　１．０５　　　１４０．０４
１　　　１５０　　　　１．４２　　　　１４０．０４
９　　　１５０　　　　１．７０　　　１４０．０５９
　　　８０　　　　２．７０　　　１８０．０５０　　
　８０　　　　３．３２　　　１４０．０５４　　　８
０　　　　３．４６　　　１４脚注 ＶＥＬ−急冷ドラムの円周速度 ｄ＝口金リップの開口とドラムの間隔 Ｈ、＝キャストフィルムの厚さ Ｈ，＝口金リップの開口 ＭＤＲ＝延伸比（Ｈｅ／Ｈ１） Ｄ’ｂａｃｋ＝上述の如きドロウバック（Ｌ−Ｘ、）２
０．５ ２０．５ １３．７ １３．３ ９．９ ８．２ ６．７ ４．２ ４．０ （ミル） ０．５１８　　　３．１ ０．４７２　　　４．７ ０．５３７　　　２．２ ０．５４３　　　１．８ ０．５４１　　　２．０ ０．５３５　　　１．５ ０．４６２　　　１．９ ０．５３８　　　１．０ ０．５３６　　　０．９ 凱辺　　凹 １５５、　　　　６５ 操作範囲 ３０％ ４５％ ５８％ ４９％ ７５％ ７３％ ７８％ ８８％ ８７％ 指数 ６．８ ５．４ ９．６ １１．６ １６．５ ２１．４ ４４．５ ６０゜０ ６６．７ ｎ＝重合体の固有粘度 Ｒａ−ドラムの表面粗さ（Ｒａ）＝６．２〜７マイクロ
インチＤＰｍａｘ−計算された破裂しきい値 ＤＰｍｉｎ−計算されたまだらしきい値実施例 Ａ、ポリエチレンテレフタレート溶融物を、１０″Ｘ０
．０９０″のスリットの口金から５００Ｉ）Ｉ）ｈ速度
で押出し、ビーズ吹きつけによって得た６〜フインチの
表面仕上げを有し且つ口金リップの開口から０．１４９
″の間隔にある回転急冷ドラム上にキャストした。ヘイ
ヤー２９５に開示されたものと同様の真空ピンニング装
置を用いて押出したウェッブをドラム表面に押つけた。

キャスト厚さ５．１ミルを与える２　５５　ｆｐｍの急
冷ドラムの円周速度において、破裂しきい値は１０．５
“Ｈ２Ｏであることがわかった。同一の試験中及び同様
の条件下にとったデータは、２５５１部ｍにおけるまだ
らしきい値が約６８“Ｈ２Ｏであることを示した。この
制御条件に対する操作範囲は従って３７″Ｈ２０であつ
！二。

Ｂ、速度が３００　ｐｐｈである以外Ａ部の方法を繰返
した。ドラム速度が２２１　ｆｐｍのとき、３．７ミル
のキャストの厚さを与えた。この条件において、破裂し
きい値は５４“Ｈ２Ｏであり、まだらしきい値は５０“
Ｈ２Ｏであることがわかった。

この更なる制御条件に対する操作範囲は４″Ｈ２Ｏであ
った。

Ｃ１急冷ドラムの表面仕上げが７〜８インチＲａであり
、ドラムが口金リップの開口から０゜０８２″の間隔を
置いて位置し、口金リップの開口が１５ミルであり、速
度が１９０　ｐｐｈであり、そしてドラムの速度が２２
　Ｏｆｐｍである以外Ａ部を繰返し、１．０７ミルのキ
ャスト厚さを得た。

この条件において、破裂しきい値は５８“Ｈ２゜である
ことがわかった。同一の試験中及び同様の条件でとった
データは、この条件におけるまだらしきい値が約５２″
Ｈ２０であることを示唆した。

斯くしてこの減少させた間隔及び口金リップの開口条件
に対する操作範囲は６“■４□０であることが示された
。この条件はＡ及びＢ部に示した間隔及び口金リップの
開口において運転しえなかった。

Ｄ、急冷ドラムの表面仕上げが６〜フインチＲａであり
、ドラムが口金リップの開口から０゜０３９″の間隔を
置いて位置し、口金リップの開口か１５ミルであり、速
度が１７６ｐｐｈであり、そしてドラムの速度が２５　
Ｏｆｐｍである以外Ａ部を繰返し、０．７３ミルのキャ
スト厚さを得た。

この条件において、破裂しきい値は１０８”Ｈ２Ｏであ
ることがわかった。同一の試験中及び同様の条件でとっ
たデータは、この条件におけるまだらしきい値が約７２
“Ｈ２Ｏであることを示唆した。操作範囲は約３６“Ｈ
２Ｏであることが示された。本キャスト工程は安定であ
った。この条件はＡ、Ｂ及び０部に示した条件で運転し
えなかつｌ二　。

本発明の特徴及び態様は以下の通りである：１、熱可塑
性重合体材料のウェッブを、押出し口金のリップ開口か
ら溶融形で押出し、そしてこのウェッブを、少くとも３
マイクロインチ（０，０８マイクロメータ）の表面粗さ
を有する急冷ロールの表面上にキャストすることを含ん
でなる熱可塑性重合体フィルムの製造方法において、溶
融物を約２５以下の溶融物延伸比まで延伸することによ
って厚さが約５ミル（１２７マイクロメータ）より薄い
ウェッブをキャストし、そして押出し口金のリップ開口
を約１２０ミル（３ｍｍ）より狭く急冷ロールの表面か
ら間隔をあけることを特徴とする方法。

２、熱可塑性重き体が約０．４〜０．６の固有粘度を有
するポリエチレンテレフタレートであり、溶融物の温度
が２７０〜３００’Ｃであり、そして安定性指数か５よ
り大きい上記１の方法。

３、ドラム表面の粗さが約６〜９マイクロインチ（０，
１５〜０．２３マイクロメータ）である上記２の方法。

４、口金リップの開口の、急冷ロール表面からの間隔が
約２０〜８０ミル（０，５〜２　ｍｍ）である上記２の
方法。

５、口金リップの開口の、急冷ロール表面からの間隔と
キャストウェッブの厚さの０．６乗との比が約２０〜５
０である上記２の方法。

６、キャストフィルムの破裂しきい値とまだらしきい値
との間の操作圧範囲が破裂しきい値の少くとも約５０％
である上記２の方法。

７、急冷ロール表面の線速度が５０〜３３０フイ一ト／
分（１５−１００ｍ／分）である上記２の方法。

８　ドラム表面の粗さが６〜９マイクロインチ（０，１
５〜０２３マイクロメータ）であり、口金リップの開口
の、急冷ロール表面からの間隔が２０〜８０ミル（０，
５〜２　ｍｍ）であり、該間隔とキャストウェッブの厚
さの０．６乗との比が約３５〜４５であり、キャストフ
ィルムの破裂しきい値とまだらしきい値との間の操作圧
範囲が破裂しきい値の少くとも約５０％であり、そして
安定性指数が８より大きい、厚さが約３．５ミル（９０
マイクロメータ）より薄いキャストウェッブに関する上
記２の方法。

９、急冷ロール表面の線速度が５０〜３３０フイ一ト／
分（１５〜ｌｏｏｍ／分）である上記８の方法。

ＩＯ８口金か垂直から約１５〜２５°の角度で急冷ロー
ルに向って後ろへ傾斜している上記８の方法。

１１、溶融物の延伸比が約７〜１５である上記８の方法
。

【図面の簡単な説明】

第１［１は本発明の方法に用いる装置の具体例の部分的
断面側面図であるが、真空域を作り出すための手段が省
いである。 特許出願人　イー・アイ・デュポン・デ・ニモア外１名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、熱可塑性重合体材料のウエツブを、押出し口金のリ
   ップ開口から溶融形で押出し、そしてこのウエツブを、
   少くとも３マイクロインチ（０．０８マイクロメータ）
   の表面粗さを有する急冷ロールの表面上にキャストする
   ことを含んでなる熱可塑性重合体フィルムの製造方法に
   おいて、溶融物を約２５以下の溶融物延伸比まで延伸す
   ることによつて厚さが約５ミル（１２７マイクロメータ
   ）より薄いウエツブをキャストし、そして押出し口金の
   リップ開口を、約１２０ミル（３ｍｍ）より狭く急冷ロ
   ールの表面から間隔をあけることを特徴とする方法。