JPH04292937A - 熱可塑性樹脂フイルムの製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱による寸法変化が少
なく、かつ平面性に優れた熱可塑性樹脂フイルムの製造
方法に関する。さらに詳しくは包装材料、工業材料、電
気絶縁材料、コンデンサー材料、磁気材料などで熱寸法
安定性、平面性を必要とする用途に使用される熱可塑性
樹脂フイルムおよびシートの製造方法に関する。（本発
明で用いるフイルムとは、ことわりのないかぎりシート
も含むものである。）

【０００２】

【従来の技術】熱寸法安定性を付与する手段として、特
開平２−２２０３８号公報に、特定のフイルム特性を持
ったフイルムを、該フイルムの片面側から加熱空気を送
って曲面を描くように浮遊走行させ弛緩熱処理を行なう
方法が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の熱寸法安定性を得るための方法には、次のような問
題が存在し、実用化には問題がある。まず、浮遊弛緩処
理を行なう前のフイルム特性を特定条件下に設定しなけ
ればならず、そのフイルム特性をもったものでなければ
十分な熱寸法安定性を得ることができない。また、平面
性を兼ね備えた状態で熱寸法安定性を満足することにつ
いても同様で、特定条件のフイルムを準備しなければ良
好な平面性が得られない。さらに、（二軸）延伸後の再
熱処理であるため、相当高温で行う必要があるが、加熱
空気によるフイルム加熱であるので、熱伝達率がそれ程
高くなく、フイルムを所定温度まで加熱し所定時間熱処
理するには装置が相当大型にならざるを得ない。

【０００４】本発明は、上記の如き従来の加熱空気によ
る浮上式再熱処理の問題点に着目し、再熱処理前の二軸
延伸フイルム特性が特定条件のフイルムでなくても容易
に再熱処理でき、比較的低温条件でかつ小型の装置にて
効率よく再熱処理でき、平面性が優れかつ熱寸法安定性
に優れた熱可塑性樹脂フイルムを得ることのできるフイ
ルム製造方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
熱可塑性樹脂フイルムの製造方法は、熱可塑性樹脂から
なる二軸延伸フイルムを熱処理した後、再熱処理する工
程において、該フイルムを、スチーム吹出し手段上を浮
上走行させつつ、該スチーム吹出し手段からの吹出しス
チームにより再熱処理する方法から成る。

【０００６】本発明における熱可塑性樹脂とは、加熱す
ると塑性を示す樹脂であり、代表的な樹脂としては、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート
など及びそれらの共重合体で代表されるように主鎖にエ
ステル結合を有するポリエステル類、ポリプロピレン、
ポリスチレンなどで代表されるポリオレフィン類、ナイ
ロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン１２
などで代表されるポリアミド類、ポリフェニレンスルフ
ィドなど、およびそれらの共重合体や変成体などである
。本発明の場合、ポリエチレンテレフタレート、ポリエ
チレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリフェニレン
スルフィドおよびそれらの共重合体などが特に本発明の
効果が顕著であり、好ましい。もちろん、上記ポリマー
に公知の添加剤、例えば安定剤、粘度調製剤、酸化防止
剤、充填剤、滑り剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤
、剥離剤、離型剤などを含有させてもよい。

【０００７】本発明における二軸延伸フイルムとは、長
手方向に延伸された後幅方向に延伸する逐次二軸延伸や
長手、幅方向がほぼ同時に延伸される同時二軸延伸され
たものなどを指し、その延伸方法は特に限定されるもの
ではない。

【０００８】また、本発明における熱処理も、特に限定
されるものではなく、公知の熱処理方法でよい。たとえ
ば二軸延伸終了後そのフイルムの（融点−５）℃〜（融
点−７０）℃程度の温度で１〜３０秒程度の緊張、長手
および／または幅方向に弛緩熱処理を行なうことを言う
。（以下二軸延伸フイルムと呼ぶ場合は、ことわりのな
いかぎりこれらの熱処理がされているものを言う）。

【０００９】本発明における再熱処理とは、上記の二軸
延伸フイルムを再度熱処理する工程を言い、とくに本発
明ではフイルム長手方向の弛緩処理を含むことが好まし
い。この再熱処理により、得られるフイルムの熱寸法安
定性、より具体的には熱収縮率が一層向上する。

【００１０】本発明方法では、上記再熱処理を、スチー
ム吹出し手段からの吹出しスチームにより浮上走行させ
ながら行うことが必要である。スチームにより再熱処理
することにより、従来の加熱空気による場合に比べ、フ
イルムへの熱伝達率が大幅に高められ、フイルムは短時
間で迅速に所定温度に加熱される。したがって、このス
チーム吹出し手段は、従来の加熱空気吹出し手段に比べ
大幅に小型化できる。また、このスチームによる弛緩処
理では、フイルムの熱収縮率を大きく低減することがで
きる。

【００１１】また、熱伝達率がよいので、吹出しスチー
ムの温度条件としては、比較的低温、つまり従来の加熱
空気より低い温度であっても、効率よく短時間でフイル
ムを所定温度まで加熱できる。したがって、比較的低温
条件であっても、加熱空気による場合の高温処理の場合
と同等の熱処理効果を得ることができ、しかも熱収縮率
の大幅な低下が可能になる。

【００１２】吹出しスチームは、大気圧（１気圧）以上
の加圧スチームであればよく、１気圧以上、５気圧以下
程度の範囲から、再熱処理条件に応じて任意に設定でき
る。

【００１３】スチーム吹出し手段は、単にスチーム吹出
しノズルをフイルム走行方向に配列し、その上を浮上走
行させる方式のものでもよいが、フイルムのシワ等の発
生を防止しつつ再熱処理を行う観点から、弧状縦断面を
もつものが好ましい。つまり、フイルムを、弧状縦断面
を有するスチーム吹出し手段の弧状面に沿って弧状を描
くように浮上走行させ、該浮上走行中に再熱処理、たと
えばフイルム長手方向に弛緩処理する方法である。

【００１４】このように、弧状に浮上走行させることに
よりフイルムに自由度をもたせつつフイルムをふくらま
せるようにしてフイルムにシワが入りにくいようにする
ことができる。また、浮上走行により擦り傷などの表面
欠点も防止される。さらに弧状の長さを調節することに
より十分な再熱処理時間をとることも可能である。

【００１５】しかし、単に弧状に浮上走行させるだけで
は、フイルム長手方向に延びるシワが発生するおそれを
完全には除去し切れないので、とくに、スチーム吹出し
手段のフイルム走行方向最終スチーム吹出し位置におい
て、スチーム吹出し手段の弧状面の接線方向よりも内側
の方向にフイルムが導出されるようにすることが好まし
い。このようにフイルム導出方向を規制することにより
、スチーム吹出し手段から吹き出されたスチームの圧力
が、とくに出口近傍において適切にかつ均一に封じ込め
られ、処理中のフイルムに幅方向伸長力が均一に作用し
てフイルムにシワが入ることが極めて効果的に防止され
る。そして、スチーム吹出し手段出口部でシワが入らな
いため、上流側弧面上でもシワは発生しない。シワの全
く発生していない状態のまま、再熱処理が行われ、かつ
終了するので処理後のフイルムの平面性は極めて良好に
なる。

【００１６】上記シワの発生の有無については、スチー
ム吹出し手段の最終スチーム吹出し位置におけるフイル
ム導出方向を、スチーム吹出し手段の弧状面の接線方向
よりも内側に規制するか否かによって、顕著な差が生じ
る。つまり接線方向よりも内側に規制することにより、
完全にシワの発生が防止される。

【００１７】上記再熱処理工程およびフイルムの導出は
、例えば図１ないし図３に示すように行われる。図１、
図２において、未延伸のフイルム１は、長手方向延伸工
程２で長手方向に延伸され、テンター３の予熱ゾーン４
で予熱、延伸ゾーン５で幅方向に延伸、熱処理ゾーン６
で熱固定或いは必要に応じて幅方向に弛緩処理され、二
軸延伸熱可塑性フイルム７として成形される。この二軸
延伸熱可塑性フイルム７が、テンター出口部に設けた再
熱処理手段８によって再熱処理され、長手方向に弛緩処
理される。ガイドロール９から再熱処理工程に導入され
たフイルム７は、図３に示すように、複数のスチーム吹
出しノズル１０を有し弧状縦断面を有するスチーム吹出
し手段１１の弧状面に沿って弧状を描くように浮上走行
され、浮上走行中長手方向に弛緩処理を含む再熱処理が
行われる。そして、フイルム走行方向最終スチーム吹出
し位置（最終スチーム吹出しノズル１０ａの位置）にお
いて、スチーム吹出し手段１１の弧状面の接線方向１２
よりも内側の方向１３にフイルムが導出される。図では
角度θだけ内側に向けられている。導出されたフイルム
は、冷却手段、たとえば冷却ロール１４を経た後、再熱
処理フイルム１５として巻取工程等へ送られる。再熱処
理工程は、オーブン１６で覆われ、所定の温度、圧力に
コントロールされたスチームが供給され、吹出されたス
チームは、オーブン１６外に洩れないように吸引回収あ
るいは循環使用される。このように、出口におけるフイ
ルム導出方向１３を、接線方向１２よりも内側にするこ
とにより、シワの発生が完全に防止され、再熱処理によ
り熱寸法安定性が確保されつつ（低熱収縮率に保たれつ
つ）、平面性の極めて良好なフイルムが得られる。

【００１８】上記弧状の浮上走行においては、弧状の半
径が２５０〜１０００ｍｍであるのがシワ防止の点で好
ましい。半径２５０ｍｍ未満ではシワが起こりやすくな
りかつ蛇行を起こしやすくなる。また、半径が１０００
ｍｍを越えてもシワが起こりやすくなるとともに装置が
大型化し好ましくない。

【００１９】この弧状の巻き付け角度は、１２０°以上
、好ましくは１５０°以上、より好ましくは１８０°以
上であるのが望ましい。弧状の半径にもよるが、１２０
°未満の巻き付け角度ではシワが発生しやすくなり、フ
イルムの蛇行も生じやすくなる。

【００２０】またこの弧状の再熱処理工程は、図４に示
すように連続して２個以上のスチーム吹出し手段１１ａ
，１１ｂを有していてもよく、その場合、逆方向に弧状
を描くように走行させるのがシワを防止して平面性を良
好に保つ観点から好ましい。

【００２１】この弧状の再熱処理は、図に示したように
弧状の内部からスチームを吹き出す構造をとり、フイル
ム幅方向に延びるスリット等からなるスチーム吹出しノ
ズルを持った構造で、円周方向に複数のノズルを持った
ものが好ましい。この弧状の再熱処理工程における吹出
しスチームの圧力は、吹出しスチームの速度が、５〜２
００ｍ／秒になるように設定するのが好ましい。スチー
ム吹出し速度が５ｍ／秒未満では処理効果が低下し、フ
イルムの蛇行の原因となる。また２００ｍ／秒を越える
ものではフイルムがばたつきを生じ、擦り傷の原因とな
る。

【００２２】またこの弧状を描く再熱処理工程では、フ
イルムの端部から１〜２０ｍｍ外側にフイルムの浮上量
〜浮上量−１０ｍｍ程度のじゃま板を設けるのが良い。 このじゃま板がないと、フイルムの蛇行が生じやすくな
ると共にフイルム端部が緊張した状態になり、フイルム
中央部がたるみを生じやすくなる。

【００２３】再熱処理の温度条件としては、前述の熱処
理温度未満〜二次移転温度を越える温度領域で処理する
のが好ましい。熱寸法安定性を必要とする温度（±２０
℃程度）で処理すれば良い。スチーム自身の温度条件と
しては、フイルムへの熱伝達率がよいので、従来の加熱
空気による場合に比べ大幅に低くできる。

【００２４】処理時間としては使用する熱可塑性樹脂の
種類にもよるが、０．１〜３０秒、好ましくは１〜２０
秒が良い。０．１秒未満では処理効果が不十分となり目
標とする熱寸法安定性が得られない。また３０秒を越え
るものでは、物性は満足するが装置が大型化し好ましく
ない。この処理時間は、処理温度、フイルム厚さ等にも
よるが、従来の加熱空気による場合に比べ大幅に短縮で
きる。

【００２５】またこの再熱処理では、長手方向の弛緩を
行なうことが望ましい。再熱処理前のフイルムの特性に
よっても変化するが、その弛緩率としては１５％以下、
好ましくは８％以下であるのが良い。

【００２６】また再熱処理工程のスチーム吹出しは、弧
状の内側から前述した速度で吹き出す以外に、フイルム
の逆面側（外側）からも吹き出してもよい。このように
すれば、フイルムカールなどの防止にも寄与できる。た
だし、この場合のスチーム吹出し速度は内側＞外側でな
ければならない。外側の速度が同じか大きい時はフイル
ムにシワが入ったり、擦り傷が入るなどの問題を生じる
。

【００２７】さらに、幅方向延伸、熱処理から再熱処理
に至る工程における温度は、Ｔｇ（ガラス転移点）以下
であってもよいが、１００〜１８０℃に保つことにより
、一層平面性、寸法安定性に優れたものとなり好ましい
。

【００２８】本発明方法では、上記浮上式再熱処理に続
く冷却も重要である。冷却工程が前記弧状の接線上かま
たはその内側に位置するようにし、および／または逆方
向に弧状を描きながら（例えば図４におけるスチーム吹
出し手段１１ｂを冷風吹出し手段として用いて）、再熱
処理温度から４０℃以下に下げることが望ましい。この
条件をはずれるとフイルムにシワが生じやすくなったり
、それによって平面性を悪化させたりするなどの問題を
生じるおそれがある。

【００２９】また、この際の冷却時間としては、好まし
くは１分以下、より好ましくは３０秒以下、さらに好ま
しくは０．００１〜２０秒が良い。冷却時間は早過ぎて
も遅過ぎても平面性の悪化やシワの発生につながる。こ
のため、冷却ロール１４や弧状の冷却装置は、その取り
付け位置により前述の冷却時間を満足するように温度を
制御するのが好ましい。

【００３０】次に本発明の製造方法の好ましい条件の一
つを説明するが、これに限定されるものではない。ポリ
エチレンテレフタレートを押出機に供給し、常法により
溶融させ、Ｔダイ口金より吐出させ、冷却ドラム上に静
電荷で密着固化させる。このフイルムを５０〜１３０℃
で長手方向に２〜９．０倍延伸し（２段階縦延伸法を用
いても良い）、８０〜１２０℃で幅方向に３〜５倍延伸
後、１８０〜２４０℃で熱処理をする。この際必要によ
り幅方向及び長手方向に弛緩を行っても良い。この延伸
は一例であり、２段縦延伸をした後、横延伸したものや
、二軸延伸した後再縦延伸したものなどであっても良い
。上記の間に、特に長手方向の多段延伸を行ない本手法
と組み合わせると、一段と熱寸法安定性に優れたものが
得られる。次に、上記二軸延伸フイルムを引続き弧状を
描くように巻き付け角が１２０°〜２７０°で浮上走行
させ、弧状の内部から吹き出すスチームの温度を６０〜
２００℃にし、長手方向に１０％以下の弛緩をしながら
再熱処理を行う。この再熱処理の温度から４０℃まで冷
却する時間を０．１〜２０秒になるようおよび弧状を描
く接線より内側にフイルムが走行するよう冷却ロールを
配置し、冷却後、巻取る。

【００３１】

【発明の効果】本発明の熱可塑性樹脂フイルムの製造方
法によれば、スチームによりフイルムを浮上走行させな
がら行う再熱処理により、高熱伝達率で比較的低温かつ
短時間で所望の再熱処理を行うことができるので、小型
の装置を用いて、フイルムの熱収縮率を大幅に低下させ
ることができ、熱寸法安定性に優れ、しかも平面性が極
めて優れた二軸延伸熱可塑性樹脂フイルムを得ることが
できる。さらには、目標とする再熱処理条件を、容易に
かつ安定した状態で設定でき、望ましい再熱処理により
表面オリゴマー量も大幅に低下したものが得られる。ま
た、弛緩を行わなくても、２〜５％の弛緩処理を行った
と同レベルの熱寸法安定性が得られ、さらに数％の弛緩
処理でより一層の寸法安定性が得られる。

【００３２】

【評価方法】（１）平面性 フイルム全幅を３ｍサンプリングし、一端をフラットな
軸に貼付け２．５ｍの間隔をおいて、平面性のある自由
回転ロール上を介してこのロールに沿わせたのち、フイ
ルム端部に５０ｇ／ｍｍ２　の荷重が全幅均一にかかる
ようにフイルムをセットする。このフイルム長手方向の
中央部、すなわち１．２５ｍの位置に全幅にわたり、水
平に糸を張る。この糸が、フイルム上の少なくとも１ヶ
所に接触するようにセットする。この時、平面性の悪い
フイルムはこの糸より離れたところにあり、この距離を
読み取り以下の評価基準により示した。平面性が全く問
題ない場合は、全幅にわたり、この糸に接触しているこ
とになる。 評価基準（最も離れた部分で評価） ○：フイルム〜糸間が２ｍｍ未満 △：フイルム〜糸間が２ｍｍ以上で１０ｍｍ未満×：フ
イルム〜糸間が１０ｍｍ以上 フイルム〜糸間が２ｍｍ未満では、使用上全く問題がな
いので○印で示した。１０ｍｍ以上ではフイルムとして
全く使用不能であり×印で示した。２ｍｍ以上、１０ｍ
ｍ未満は平面性の悪いのは認められるが、使用法によっ
て使えるものであり、△印で示した。

【００３３】（２）熱寸法安定性 熱収縮率で評価した。評価は材料や用途により必要温度
が異なるため、その都度表示した。その他の評価法は以
下の通りである。フイルムを幅１０ｍｍ、長さ３００ｍ
ｍにサンプリングし、長手方向中央に２００ｍｍ間隔で
マークを入れる。このサンプルに荷重３ｇをかけ、測定
しようとする温度、処理時間で処理し、その後前述のマ
ーク位置の間隔（Ｌ）を読み取り次式により求める。 熱収縮率（％）＝（２００−Ｌ）／２００×１００

【０
０３４】（３）表面オリゴマー量 フイルムをエタノール中に浸し、超音波処理にて９０秒
で洗浄し、この液を濃縮後、アセトニトリルを加えて高
速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）にて分析した。

【００３５】

【実施例】以下に本発明を実施例に基づき説明する。 実施例１〜３ 実施例１においては、ポリエチレンテレフタレート（〔
η〕＝０．６）を押出機に供給し、２９０℃で溶融させ
、Ｔダイ口金より吐出させた後、表面温度３０℃の冷却
ドラム上に静電荷で密着固化させた。このフイルムを９
０℃でロール周速差により長手方向に４．５倍延伸し、
続いてテンターにて９０℃、２０００％／分の延伸速度
で幅方向に４．０倍延伸後、定長下で、２００℃で５秒
間熱処理した。この二軸延伸フイルムを、図１に示した
装置を用いて、引続き弧状を描くように巻き付け角が２
７０°となるように浮上走行させ、弧状の内部から吹き
出すスチームの温度を１５０℃にして、長手方向に弛緩
を行わず再熱処理を行なった。自然冷却も考慮して上記
再熱処理の温度から４０℃まで冷却する時間を３秒にな
るよう冷却後、巻き取った。実施例２〜３においては、
実施例１に比べ、本発明範囲内で各種条件を変更した。 表１に結果を示すように、本発明の再熱処理方法により
、熱収縮率、平面性、さらには表面オリゴマー量に優れ
た二軸延伸ポリエステルフイルムが得られた。

【００３６】比較例１〜４ 比較例１においては、図１に示した装置において再熱処
理手段８をもたないもので、ステンタ３内での熱処理の
みを行った。比較例２〜４においては、図１に示した装
置において、再熱処理手段８のスチーム吹出し手段１１
に加熱空気を送り、該加熱空気によりフイルムを浮上走
行させつつ再熱処理した。温度条件等は実施例１と同じ
にした。結果、比較例１では、前記実施例に比べ、熱収
縮率、平面性ともに劣り、表面オリゴマー量も多かった
。比較例２〜４においては、比較例１に比べれば各特性
は改良されたものの、スチームを用いた前記実施例に比
べると、はるかに劣ったものとなった。

【００３７】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に係るフイルム製造工程の概略側面
図である。

【図２】図１の製造工程の平面図である。

【図３】図１の製造工程における再熱処理工程の拡大縦
断面図である。

【図４】図３の工程の変形例を示す概略側面図である。

【符号の説明】

２　　長手方向延伸工程 ３　　テンター ５　　幅方向延伸ゾーン ７　　二軸延伸フイルム ８　　再熱処理工程 １０　　スチーム吹出しノズル １１，１１ａ，１１ｂ　　スチーム吹出し手段１２　　
接線方向 １３　　接線よりも内側の方向 １４　　冷却ロール １５　　再熱処理フイルム

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　熱可塑性樹脂からなる二軸延伸フイル
   ムを熱処理した後、再熱処理する工程において、該フイ
   ルムを、スチーム吹出し手段上を浮上走行させつつ、該
   スチーム吹出し手段からの吹出しスチームにより再熱処
   理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。
2. 【請求項２】　　前記吹出しスチームにより再熱処理が
   、フイルム長手方向の弛緩処理を含む請求項１の熱可塑
   性樹脂フイルムの製造方法。
3. 【請求項３】　　前記フイルム長手方向の弛緩処理を、
   フイルムを、弧状縦断面を有するスチーム吹出し手段の
   弧状面に沿って弧状を描くように浮上走行させ、該浮上
   走行中にフイルム長手方向に弛緩処理することにより行
   う請求項２の熱可塑性樹脂フイルムの製造方法。
4. 【請求項４】　　前記スチーム吹出し手段のフイルム走
   行方向最終スチーム吹出し位置において、スチーム吹出
   し手段の弧状面の接線方向よりも内側の方向にフイルム
   を導出する請求項３の熱可塑性樹脂フイルムの製造方法
   。
5. 【請求項５】　　前記スチーム吹出し手段のフイルム走
   行方向下流に、さらに、逆転した弧状縦断面を有する別
   のスチーム吹出し手段が設けられ、前記スチーム吹出し
   手段から前記別のスチーム吹出し手段にかけてフイルム
   を連続的に浮上走行させる請求項３又は４の熱可塑性樹
   脂フイルムの製造方法。
6. 【請求項６】　　前記浮上走行による再熱処理に続く工
   程がフイルム冷却工程である請求項１ないし５のいずれ
   かに記載の熱可塑性樹脂フイルムの製造方法。