JPH08197607A - 熱可塑性樹脂フイルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 フラットダイを用いて熱可塑性樹脂を溶融押
出してシート状のキャストフイルムを得る方法におい
て、該フイルム厚みｄ（μｍ）が１００μｍ以下の時、
該フイルムの押出のドラフト比Ｒと該フイルム厚みｄ
（μｍ）との積Ｒｄを１０００以上とし、かつ、該フイ
ルム厚みｄ（μｍ）が１００μｍを越える時、前記押出
のドラフト比Ｒを１０以上と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。 【効果】 厚みむら、特に１０Ｈｚ以下の厚みむらが小
さくて、しかも口金スジなどの表面欠点のないフイルム
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂フイルム
の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、押出
成形時においてフイルムの厚みむらを小さくして、しか
も得られるフイルムの表面欠点、特にスジ状の表面欠点
を発生させない製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フイルムの厚みむらを小さくするため
に、種々な方法が採られてきた。特に１０Ｈｚ以下の比
較的周期の長い厚みむらは、口金ダイと冷却ドラム間の
溶融シートの膜振動に起因するものが主であるが、本発
明者らは既に熱可塑性樹脂の融解温度以下で押出す、い
わゆる過冷却押出法により、溶融シートの剛性を高くし
て膜振動を防止する方法を提案してきた（例えば、特願
平６−７０７８９号など）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記過
冷却押出法で製膜したフイルムの厚みむらは小さくなる
ものの、得られたフイルムの表面には、いわゆる口金ス
ジと言われる表面欠点が多発し、品位の低いフイルムし
か得られないという重大な欠点を有していた。すなわ
ち、厚みむらの小さい、表面欠点のないフイルムを得る
ことが困難であった。

【０００４】そこで、本発明は、厚みむらが小さく、し
かも表面欠点、特にスジ状の表面欠点のない熱可塑性樹
脂フイルムを得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、フラットダイを用
いて熱可塑性樹脂を溶融押出してシート状のキャストフ
イルムを得る方法において、該フイルム厚みｄ（μｍ）
が１００μｍ以下の時、該フイルムの押出のドラフト比
Ｒと該フイルム厚みｄ（μｍ）との積Ｒｄを１０００以
上とし、かつ、該フイルム厚みｄ（μｍ）が１００μｍ
を越える時、前記押出のドラフト比Ｒを１０以上とする
ことを特徴とする方法からなる。

【０００６】本発明において、熱可塑性樹脂としては、
ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサン
ジメチレンテレフタレートで代表されるポリエステル樹
脂、ナイロン６、ナイロン６６、ポリメタキシリレンア
ジパミドなどのポリアミド樹脂、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン樹
脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポ
リアセタールなどの樹脂が挙げられる。もちろん、これ
らの樹脂は、他のモノマーを共重合してもよく、さらに
公知の添加剤、例えば、すべり剤、酸化防止剤、帯電防
止剤、末端封鎖剤などを添加してもよい。

【０００７】本発明フイルムにおいては、その厚みｄ
（μｍ）が１００μｍ以下の時、該フイルムの押出のド
ラフト比Ｒと該フイルム厚みｄ（μｍ）との積Ｒｄが１
０００以上、好ましくは１５００以上、さらに好ましく
は２０００以上であることが必要である。この積Ｒｄが
１０００未満と小さい時には、口金スジが多発し、表面
欠点の多いフイルムしか得られないためである。

【０００８】そして、例えば厚み１００μｍのフイルム
の場合、上記積Ｒｄを上記範囲とするとともに、ドラフ
ト比を１０以上、好ましくは１５〜２０以上とすること
により、一層口金スジの少ない、表面欠点のないフイル
ムが得やすくなる。

【０００９】さらに、厚みむらを小さくするために、特
に過冷却押出法、すなわち、熱可塑性樹脂を融解終了温
度Ｔｍｅ以上に加熱溶融してダイに送り込み、ダイ中で
幅方向に拡大した後、ダイのランド部において、該熱可
塑性樹脂をＴｍｅ未満、降温結晶化開始温度Ｔｃｂ以上
に冷却して押出すことを特徴とする押出法を併用する場
合には、上記効果はさらに顕著になる。

【００１０】また、該キャストフイルム厚みｄ（μｍ）
が、１００μｍを越える時、該押出のドラフト比Ｒは、
１０以上、好ましくは１５以上でなくてはならない。こ
れは、上記フイルム厚みが１００μｍ以下の場合と同じ
理由である。

【００１１】本発明における融解終了温度（Ｔｍｅ）、
降温結晶化開始温度（Ｔｃｂ）はＤＳＣによって決定す
ることができる。ＤＳＣとは熱分析で通常用いられる示
差走査熱量測定法のことであり、物質の融解、結晶化、
相転移、熱分解等の状態変化に伴う吸熱、発熱を測定す
る方法である。ＤＳＣにて熱可塑性樹脂の昇温時の融解
温度、降温時の結晶化温度を測定する場合、公知の方法
を用いることができるが、ここで注意する点は測定時の
昇温、冷却速度である。例えば、融解温度を測定する場
合、昇温速度が高すぎると融解温度は高温側にずれてし
まう。逆に昇温速度が低すぎると、融解温度は低温側に
ずれてしまう。実際の押出条件を選定する上で、好適な
昇降温速度としては、通常１０〜３０℃／分である。本
発明においては、２０℃／分を採用した。

【００１２】本発明においては、熱可塑性樹脂はＤＳＣ
の融解時の吸熱ピークの終了温度（Ｔｍｅ）以上に加熱
して溶融状態にする必要がある。この工程は通常、押出
機内で行われる。樹脂温度が融解時の吸熱ピークの開始
温度（Ｔｍｂ）以下であれば樹脂は流動性がほとんどな
く、通常の押出機であれば、押出すことができない。ま
た、樹脂温度がＴｍｂよりも高くてもＴｍｅ未満であれ
ば一部、未溶融の樹脂が残るため、そのままではフィル
タの目詰まり、成形後のフイルムの異物欠点等が生じる
ため好ましくない。従って樹脂の加熱溶融は未溶融のな
い完全な溶融状態にするためにＴｍｅ以上、好ましくは
（Ｔｍｅ＋１０℃）以上の温度で行う必要がある。

【００１３】本発明におけるフラットダイとしては、特
に限定はされないが、例えば、澤田慶司著「プラスチッ
クの押出成形とその応用」（誠文堂新光社）に説明され
ているような、内部に円筒状の溝（マニホルド）を有す
るマニホールドダイ（Ｔダイとも言う）、魚の尾のよう
な形状をしたフィッシュテールダイ、その中間の形状を
したコートハンガーダイのいずれでもよい。フラットダ
イは、通常、溶融樹脂を幅方向に広げるダイホッパと呼
ばれる部分と、樹脂を幅方向に拡げた後、目的の形状に
成形する最終部分であり、一定のスリット間隙を有する
平行部分であるランド部と呼ばれる部分から構成され
る。樹脂はこのランド部を通過した直後に大気に解放さ
れ、冷却ドラム上に押し出される。この際、シート状の
溶融樹脂に静電気を印加してドラム上に密着急冷固化す
る方法が好ましく用いられる。

【００１４】従来の熱可塑性樹脂の押出成形によるフイ
ルムの製造方法では、押出機内において、融点以上に加
熱溶融された樹脂は、フィルタ、ギアポンプ等を連結す
る加熱されたパイプ中を通りダイに送られる。ダイに送
られた樹脂はダイで目的の形状に成形された後、押し出
される。この押出の際の樹脂温度は、通常、融解終了温
度（Ｔｍｅ）以上である。これに対し本発明では、樹脂
は融解終了温度（Ｔｍｅ）未満、降温結晶化開始温度
（Ｔｃｂ）以上の温度にまで冷却される。この冷却はダ
イのランド部で行われることが必要である。もし、冷却
が樹脂がダイに入る以前に行われると、粘度が上昇し、
流動性の悪化が生じてしまい、場合によっては固化する
ため、押出異常や流れ異常が生じたり、または、押出が
不可能になることもあり、押出機、フィルタ、ギアポン
プに負荷をかけ、変形または寿命の低下を引き起こすの
で好ましくない。また、ダイ中で冷却するする場合でも
ランド部以前（ダイホッパ部）で冷却を行うことは、樹
脂が目的の形に成形される過程であり、温度むら、流れ
異常を生じる原因となり、厚みむらの悪化を引き起こす
ため、好ましくない。特にフラットダイは樹脂の流路長
が幅方向で異なるため、冷却時間の違いから熱履歴が均
一でなくなり、幅方向の温度むらが生じたりするため、
成形性が悪化したり、十分な厚みむら改善効果が得られ
ないばかりか、逆に厚みむらが悪くなる場合もあるため
好ましくない。

【００１５】これに対し、冷却をダイのランド部で行う
ことは、樹脂が幅方向に拡大され、押し出される形状に
成形された後での冷却となり、均一な冷却が可能とな
る。ランド部はダイ中の最も間隙の狭い部分であり、熱
交換効率が高く好適である。また樹脂は、冷却後、すぐ
に押し出されるため、粘度上昇に伴う濾圧上昇、押出異
常や固化による流れ異常も最小限に抑えることができ
る。

【００１６】本発明において、ランド部での樹脂の冷却
はＴｍｅ未満、Ｔｃｂ以上で行う必要がある。高分子樹
脂の場合、溶融状態にある樹脂をＴｍｅ未満に冷却して
も短時間では固化しない、いわゆる過冷却の液相状態を
保つことができる。しかも、この状態の樹脂は粘度が高
く、ランド部から押出された後のダイと冷却ドラム間の
膜振動や外乱に対して安定であり、厚みむらの小さなフ
イルムを得ることができる。

【００１７】樹脂を高粘度化するためには、高分子量化
する方法、増粘剤を添加する方法も考えられる。しかし
ながら、これらの方法はもはや違う樹脂となってしまう
ため好ましくない。これに対し、本発明のダイを用いれ
ば、現行のフイルムの製造に用いている樹脂、装置がそ
のまま使え、しかも厚みむらの少ないフイルムが得られ
るという点で優れている。

【００１８】また、冷却は樹脂の降温結晶化開始温度
（Ｔｃｂ）以上までにとどめる必要がある。Ｔｃｂより
も低い温度になると樹脂は結晶化し始め、押し出された
フイルムの表面荒れ、押出異常、流れむらを生じたり、
経時で固化し、もはや通常の押出機では押出不可能とな
るため好ましくない。本発明においては、ダイのランド
部で樹脂を融点以下まで冷却するわけであるが、その際
に重要なことは、樹脂を決して固化させないということ
である。つまり、高分子の過冷却状態を利用して、融点
以下であるが、液相状態で押し出すことが重要である。

【００１９】ダイのランド部の冷却手段としては、特に
限定はしないが、例えば、ランド部に冷却のための空孔
を設け、その中に冷媒を通す方法がある。冷媒として
は、空気、または水など各種液体状の冷媒を用いること
ができ、冷媒の温度、流量をコントロールすることによ
って、所望の温度に設定することができる。

【００２０】また、本発明においては、ダイのランド部
の入口における樹脂の温度Ｔｉｎ（℃）とダイのランド
部出口における樹脂の温度Ｔｏｕｔ（℃）の関係が、Ｔ
ｉｎ＞Ｔｏｕｔ＋２０℃であることが好ましい。すなわ
ち、樹脂をランド部で冷却するわけであるが、その際
に、冷却の過渡状態で押し出されることが好ましいので
ある。過渡状態であることにより、厚みの厚いエッジ近
傍が、比較的温度が高い状態に残され、エッジ部からの
固化を抑えることが可能になる。Ｔｉｎ≦Ｔｏｕｔ＋２
０℃であると、ランド部で樹脂が十分に冷却され、定常
状態となっており、エッジ部も中央部と同温度になって
しまい、エッジ部からの固化現象が生じ易くなる。

【００２１】また、該フラットダイのランド部での溶融
ポリマーの流れ方向に対して、ダイから出た溶融ポリマ
ーの流れ方向のなす角度が３０度以下、好ましくは１５
度以下、更に好ましくは８度以下でなければならない。
この角度が３０度を越えると、口金スジが出易くなり、
フイルムの表面欠点となるためである。

【００２２】本発明フイルムは、厚み均一性に優れ、し
かも表面欠点のないフイルムであり、種々の用途に用い
ることができるが、さらに、本発明フイルムを延伸・熱
処理をし、各種特性を向上させると、さらに多くの用途
に用いることができる。延伸はフイルムとしての公知の
任意の一軸延伸法や、二軸延伸法を適用することができ
る。

【００２３】かくして得られたフイルムは、磁気記録用
ベースフイルムや、感熱記録用フイルム、電気絶縁用フ
イルム、スタンピング用フイルムなどに効果を発揮す
る。

【００２４】［物性値の評価方法］ （１）熱特性 マックサイエンス社製示差走査熱量計ＤＳＣ３１００を
用いて、サンプル５ｍｇを３００℃で５分間溶融保持
し、液体窒素で急冷固化した後、室温から昇温速度２０
℃／分で昇温した。この時観測される融解吸熱ピークの
開始温度をＴｍｂ、ピーク温度をＴｍ、ピーク終了温度
をＴｍｅとした。また、サンプル５ｍｇを３００℃で５
分間溶融保持した後、降温速度２０℃／分で降温した。
この際観測される降温結晶化発熱ピークの開始温度をＴ
ｃｂ、ピーク温度をＴｃ、ピーク終了温度をＴｃｅとし
た。

【００２５】（２）フイルムの厚みむら アンリツ（株）社製フイルムシックネステスタＫＧ６０
１Ａおよび電子マイクロメータＫ３０６を用い、縦方向
に３０ｍｍ幅、１０ｍ長にサンプリングしたフイルムを
連続的に厚みを測定する。１０ｍ長での厚み最大値Ｔｍ
ａｘ（μｍ）、最小値Ｔｍｉｎ（μｍ）から、 Ｒ＝Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ を求め、Ｒと１０ｍ長の平均厚みＴａｖｅ（μｍ）から 厚みむら（％）＝Ｒ／Ｔａｖｅ×１００ として求めた。このときの厚みむらが、３％未満のもの
を「○」、３％以上１０％未満のものを「△」、１０％
以上のものを「×」とした。

【００２６】（３）口金スジ フイルム表面を偏光下で観察することにより、およびフ
イルム表面の凹凸高さで判断する。判定は、表１に示す
基準によった。

【００２７】

【表１】

【００２８】（４）樹脂温度 ダイ内の樹脂温度は、測定したい個所に棒状の熱電対を
挿入する孔を開けて、熱電対を挿入し、樹脂の漏れを防
ぐシールを施して測定した。また、ダイのランド部出口
の温度は、吐出される樹脂の温度を接触温度計で直接測
定した。

【００２９】（５）ドラフト比Ｒ 溶融した熱可塑性樹脂が、口金ダイのランド部を流れる
線速度Ｖｄ（ｍ／分）に対して、キャストにより冷却固
化した該熱可塑性樹脂フイルムの引き取り速度Ｖｃ（ｍ
／分）の比で表す。すなわち、Ｒ＝Ｖｃ／Ｖｄで求め
る。この値Ｒは、Ｖｄを求めることが難しい場合には、
簡略化してＲ＝得られるフイルムの厚さ（μｍ）／口金
ダイのリップ間隙（μｍ）で求めてもよい。

【００３０】

【実施例】

実施例１〜５、比較例１〜２ 熱可塑性樹脂として、ポリエチレンテレフタレート（固
有粘度０．６５、Ｔｍｅ２７０℃、Ｔｃｂ２００℃、添
加剤として０．２５μｍ径の真円球状のコロイダルシリ
カを０．１３重量％含有）を真空乾燥したのちに、コン
ベンショナル押出機に供給し、２８５℃で溶融させ、リ
ップ間隙を１．１ｍｍから３．３ｍｍまで変更させたＴ
型口金（ランド長１５０ｍｍ、ランド部には、幅方向に
直径７ｍｍの孔を多数あけ、通水可能な構造とした）に
導入した。ランド部には、２０℃の冷却水を流し、ダイ
のマニホールドで２８５℃に加熱された該樹脂シートを
該ランド部で２３８℃まで冷却し、口金のランド部の流
れ方向に該溶融シートを押出した（θ＝０度）。該押出
フイルムに静電荷を印加して、２５℃に保たれたドラム
に密着冷却固化させ、ドラフト比を変えた、厚さ１０〜
３００μｍのキャストフイルムを得た。かくして得られ
た種々のフイルムの特性を表２に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】表２に示すように、フイルム厚みｄ（μ
ｍ）が、１００μｍ以下の時、該フィルム（シート）の
押出のドラフト比Ｒと、該フイルム厚みｄ（μｍ）との
積Ｒｄが１０００以上、好ましくは１５００以上、さら
に好ましくは２０００以上であることがフイルムの厚み
むら防止の上で、また口金スジ防止の点から必要であ
り、またフイルム厚みｄ（μｍ）が、１００μｍを越え
る時、該押出のドラフト比Ｒは、１０以上であることが
必要である。

【００３３】実施例６、７、比較例３ 実施例３のフラットダイのランド部での溶融ポリマーの
流れ方向に対して、ダイから出た溶融ポリマーの流れ方
向のなす角度θを０度から４５度まで変更する以外は実
施例３と全く同様にした。

【００３４】この結果、表３に示すように、θ値は３０
度以下、好ましくは１５度以下、更に好ましくは８度以
下が良いことがわかる。

【００３５】

【表３】

【００３６】

【発明の効果】本発明方法によれば、熱可塑性樹脂を融
解させた後、融解終了温度Ｔｍｅ未満、降温結晶化開始
温度Ｔｃｂ以上に冷却して押し出す、いわゆる過冷却押
出法と、特定のドラフト比、すなわち、フイルム厚みｄ
（μｍ）が１００μｍ以下の時、該フイルムの押出のド
ラフト比Ｒと該フイルム厚みｄ（μｍ）との積Ｒｄを１
０００以上にし、フイルム厚みｄ（μｍ）が１００μｍ
を越える時、該押出のドラフト比Ｒを１０以上にするこ
とにより、厚みむら、特に１０Ｈｚ以下の厚みむらが小
さくて、しかも表面欠点のないフイルムが得られる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フラットダイを用いて熱可塑性樹脂を溶
   融押出してシート状のキャストフイルムを得る方法にお
   いて、該フイルム厚みｄ（μｍ）が１００μｍ以下の
   時、該フイルムの押出のドラフト比Ｒと該フイルム厚み
   ｄ（μｍ）との積Ｒｄを１０００以上とし、かつ、該フ
   イルム厚みｄ（μｍ）が１００μｍを越える時、前記押
   出のドラフト比Ｒを１０以上と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】 熱可塑性樹脂を融解終了温度Ｔｍｅ以上
   に加熱溶融してダイに送り込み、ダイ中で幅方向に拡大
   した後、ダイのランド部において、該熱可塑性樹脂を前
   記融解終了温度Ｔｍｅ未満、降温結晶化開始温度Ｔｃｂ
   以上に冷却して押し出すことを特徴とする、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】 前記フラットダイのランド部での溶融ポ
   リマーの流れ方向に対して、ダイから出た溶融ポリマー
   の流れ方向のなす角度θが、３０度以下であることを特
   徴とする、請求項１又は２の熱可塑性樹脂フイルムの製
   造方法。