JPH08197620A - ２軸配向ポリアミドフィルムの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 実質的に未配向のポリアミドシートを縦方向
に延伸し、ついで横方向に延伸して得られるポリアミド
フィルムの逐次２軸延伸方法において、縦延伸後のフィ
ルムの中央部縦方向の熱収縮応力の最大値が０．６ｋｇ
／ｍｍ² 以下になるように、縦延伸を〔ポリアミドのガ
ラス転移温度（Ｔｇ）＋２０〕℃以上、〔ポリアミドの
低温結晶化温度（Ｔｃ）＋２０〕℃以下の温度で、前段
と後段の２段階に分けて総合縦延伸倍率３．０倍以上
４．０倍以下延伸し、かつ該後段の縦延伸はロールにフ
ィルムを０．０１秒以上０．７０秒以下の間密着延伸さ
せることを特徴とする２軸配向ポリアミドフィルムの製
造法。 【効果】 本発明の製造法によれば、破断なく、厚み斑
が小さく、沸水収縮率の斜め差を小さくすることがで
き、縦横逐次延伸による２軸配向ポリアミドフィルムの
製造法には、きわめて有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、縦横逐次２軸延伸方法
による２軸配向ポリアミドフィルムの製造法に関する。
さらに詳しくは、幅方向に均一な物理的、化学的及び物
理化学的性質を有する２軸配向ポリアミドフィルムの製
造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より２軸配向ポリアミドフィルム
は、強靱性、高ガスバリヤー性、対ピンホール性、透明
性、易印刷性などの諸特性が優れているため、スープ、
こんにゃく、ハンバーグ、みそ、ハムなどを始めとする
液状食品、水物食品、冷凍食品、レトルト食品、ペース
ト状食品、畜肉水産食品などの袋包装用材料として広く
用いられている。一般に、２軸配向フィルムの製造法と
して、縦横逐次２軸延伸法が知られており、ポリアミド
フィルムに関してもこれが利用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、縦横逐
次２軸延伸法は、フィルム幅方向の物性にバラツキが生
じ易いことが知られている。この理由は、横延伸工程の
テンター内で、横延伸による縦方向の応力と熱によって
縦方向の収縮応力が生じる。ところで、フィルムの両端
部はクリップに把持され拘束されているのに対し、フィ
ルムの中央部は把持手段の影響力が弱く、拘束力が弱く
なっている。従って、上記した応力の影響によってクリ
ップで把持されている両端部に対してフィルム中央部分
の走行速度が両端部に比べて遅れるため、幅方向に物性
のバラツキが生じる。袋包装用材料に供されるポリアミ
ドフィルムは、幅方向に物性、例えば沸水収縮率の斜め
差等のバラツキが大きいと、製袋後の加熱処理等におい
て、捻れ現象の原因となり、重大なトラブルとなる。

【０００４】この問題を回避しようとすれば、縦延伸の
倍率を下げ、上記した応力を低減することが有効である
が、縦方向の強度を損なうという別の問題が発生するの
みならず、生産速度の低下につながり、工業生産上好ま
しくない。

【０００５】本発明の目的は、逐次２軸延伸法におけ
る、横延伸工程で発生するフィルムの幅方向の物性のバ
ラツキを低減する２軸配向ポリアミドフィルムの製造法
を提供することにある。詳しくは、生産速度を下げるこ
となくかつ縦延伸倍率を下げることなく、沸水収縮率の
斜め差等の物性のフィルム幅方向のバラツキを低減する
延伸方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み本発明者
らが鋭意研究を行なった結果、ついに本発明に到達し
た。すなわち本発明は、実質的に未配向のポリアミドシ
ートを縦方向に延伸し、ついで横方向に延伸して得られ
るポリアミドフィルムの逐次２軸延伸方法において、縦
延伸後のフィルムの中央部縦方向の熱収縮応力の最大値
が０．６ｋｇ／ｍｍ ² 以下になるように、縦延伸を〔ポ
リアミドのガラス転移温度（Ｔｇ）＋２０〕℃以上、
〔ポリアミドの低温結晶化温度（Ｔｃ）＋２０〕℃以下
の温度で、前段と後段の２段階に分けて総合縦延伸倍率
３．０倍以上４．０倍以下延伸し、かつ該後段の縦延伸
はロールにフィルムを０．０１秒以上０．７０秒以下の
間密着延伸させることを特徴とする２軸配向ポリアミド
フィルムの製造法に関する。

【０００７】本発明の方法は、ポリアミドフィルムの製
造に適用され、特にナイロン６を主成分とするポリアミ
ドから２軸配向フィルムを製造するのに好適である。該
ポリアミドとして、例えばナイロン６、ナイロン６にナ
イロン塩などを少量共重合させた共重合体、ナイロン６
とナイロン塩などとのブレンドなどが挙げられる。ナイ
ロン塩としては、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸
またはイソフタル酸とのナイロン塩、メタキシリレンジ
アミンとアジピン酸とのナイロン塩などが挙げられる。
上記ポリアミドにはその性質を損なわない範囲で、少量
の各種耐ブロッキング剤、帯電防止剤、安定剤など公知
の添加剤を含有させてもよい。

【０００８】本発明によれば、実質的に未配向のポリア
ミドシートを縦に２段延伸し、続いて横延伸し、更に熱
固定することによって２軸配向ポリアミドフィルムを得
る。さらに詳しく言えば、実質的に未配向のポリアミド
シートを縦延伸するにあたり、縦延伸を２段階で分け、
縦延伸後のフィルムの中央部縦方向の熱収縮応力の最大
値が０．６ｋｇ／ｍｍ² 以下になるように、縦延伸の第
１段と第２段の延伸倍率と延伸温度を調整しかつ第２段
目の縦延伸の延伸ロールにフィルムを一定時間密着させ
て延伸する。ついで横延伸し、更に熱固定する。

【０００９】以下、本発明による２軸配向ポリアミドフ
ィルムの製造法を詳細に説明する。上記ポリアミド原料
は、乾燥したのち、押出機により溶融押出し、口金より
回転ドラム上にキャストして急冷固化し、ポリアミドシ
ートを得る。このポリアミドシートは、実質的に未配向
状態である。

【００１０】このシートをまず〔原料ポリアミドのガラ
ス転移温度（Ｔｇ）＋２０〕℃以上、〔原料ポリアミド
の低温結晶化温度（Ｔｃ）＋２０〕℃以下の温度で、第
１段目の縦延伸を行なう。ここで低温結晶化温度（Ｔ
ｃ）とは、ガラス状態から加熱により起こる結晶化温度
である。該縦延伸を（原料ポリアミドのＴｇ＋２０）℃
未満の温度で行なうと、ネッキングを生じ厚み斑が増大
しやすくなる。一方、（原料ポリアミドのＴｃ＋２０）
℃を越える温度で延伸を行なうと、熱結晶化が進行し、
横延伸で破断しやすくなり好ましくない。より好ましい
延伸温度は、（原料ポリアミドのＴｇ＋３０）℃〜（原
料ポリアミドのＴｃ＋１０）℃である。この第１段目の
縦延伸での延伸倍率（延伸後のフィルムの走行速度／延
伸前のフィルムの走行速度）が低すぎると延伸効果が得
られず、逆に高すぎると配向結晶化が進行し厚み斑が増
大しやすく、後述する第２段目延伸での延伸応力が高く
なりすぎ破断したり、あるいは横延伸での破断につなが
ることになる。さらに後述する縦延伸後のフィルムの中
央部縦方向の熱収縮応力の最大値が、０．６ｋｇ／ｍｍ
² を越え、２軸配向フィルムの幅方向の物性のバラツキ
が大きくなる。この観点から、第１段目の縦延伸での延
伸倍率は１．１〜２．９倍が好ましい。より好ましい延
伸倍率は、１．５〜２．５倍である。第１段目縦延伸に
は、熱ロール延伸、赤外線輻射延伸など公知の縦延伸方
法を用いることができる。

【００１１】この第１段目延伸後、引続き第２段目延伸
を行なう。第２段目縦延伸には、熱ロール延伸を用い
る。第２段目の縦延伸でフィルムを延伸ロールに０．０
１秒以上、０．７０秒以下、密着させて延伸させること
が本発明の特徴の１つである。該第２段目延伸におい
て、延伸ロールにフィルムを密着させる時間を０．７０
秒より長い時間密着させると、熱結晶化が進行し、横延
伸応力が増大し、破断が頻発する。さらに、横方向の厚
み斑も悪化し、かつ縦延伸後のフィルムの中央部縦方向
の熱収縮応力の最大値が０．６ｋｇ／ｍｍ² を越え、２
軸配向フィルムの幅方向の物性のバラツキが大きくな
る。一方密着時間が０．０１秒より短い場合、配向結晶
化が進行し、横延伸応力が増大し、破断が頻発する。さ
らに延伸開始点が縦横両方向で不安定となり、縦横両方
向の厚み斑も悪化し、かつ縦延伸後のフィルムの中央部
縦方向の熱収縮応力の最大値が０．６ｋｇ／ｍｍ² を越
え、２軸配向フィルムの幅方向の物性のバラツキが大き
くなる。好ましい密着時間は、０．１０秒以上０．３０
秒以下である。密着延伸させるには、幾何学的なロール
配置、ロールの径、材質、粗さの各パラメータを考慮す
ることで行う。例えば、フィルムとの離型性の小さなロ
ール材質でロール表面粗さを小さくし、ロール間距離を
短くし、ロール径を大きくすることで、より密着延伸を
しやすくする。

【００１２】第２段目の縦延伸の延伸倍率は、総合縦延
伸倍率が３．０倍以上、４．０倍以下となるように調整
する。３．０倍未満であると２軸配向フィルムの幅方向
の物性のバラツキは小さくなるものの、縦方向の強度が
小さくなる。縦延伸倍率が４．０倍を超えると、２軸配
向フィルムの幅方向の物性のバラツキを低減させる効果
が発現しない場合もでてくる。さらに、縦延伸後のフィ
ルムの中央部縦方向の熱収縮応力の最大値を０．６ｋｇ
／ｍｍ² を越え、２軸配向フィルムの幅方向の物性のバ
ラツキが分布が大きくなる傾向がある。これを考慮する
と、好ましい総合縦延伸倍率は、３．０〜３．８倍であ
り、より好ましくは、３．３〜３．６倍である。

【００１３】第２段目縦延伸での延伸温度も、（原料ポ
リアミドのＴｇ＋２０）℃〜（原料ポリアミドのＴｃ＋
２０）℃である。該延伸温度が（原料ポリアミドのＴｇ
＋２０）℃未満では、延伸応力が高くなり横延伸で破断
しやすくなる。一方（原料ポリアミドのＴｃ＋２０）℃
を越えると、厚み斑が大きくなる。より好ましくは、
（原料ポリアミドのＴｇ＋２５）℃〜（原料ポリアミド
のＴｃ＋１０）℃である。

【００１４】このようにして得られた１軸配向フィルム
の中央部縦方向の熱収縮応力の最大値は、０．６ｋｇ／
ｍｍ² 以下である。熱収縮応力とは、加熱により発生す
る収縮時の単位断面積当たりの応力である。該熱収縮応
力の最大値が０．６ｋｇ／ｍｍ² を越えると、２軸配向
フィルムの幅方向の物性のバラツキが大きくなる。好ま
しくは、０．４０ｋｇ／ｍｍ² 以下である。この場合の
サンプリングは、１軸延伸後ステンター直前で巻き取り
機を用いて行う。

【００１５】得られた１軸配向フィルムは、次にステン
ターを用いて横方向に延伸する。ここで、横延伸温度が
低すぎると、横延伸性が悪化（破断発生）する場合があ
り、一方高すぎると厚み斑が大きくなる傾向がある。こ
のような点から、横延伸温度は１００℃〜融点未満の温
度が好ましく、１００℃〜１８０℃がより好ましい。ま
た、横方向の強度を確保する点から、横延伸倍率は３．
０倍以上が好ましく、３．５倍以上がさらに好ましい。
このようにして得られた２軸配向フィルムは、熱固定さ
れ、巻取られる。

【００１６】上記したように、本発明の方法によれば、
縦延伸を２段階に分けて行い、かつ第２段目の延伸で、
フィルムをロールに０．０１〜０．７０秒間、密着させ
て延伸させ、縦延伸後のフィルムの中央部縦方向の熱収
縮応力の最大値を０．６ｋｇ／ｍｍ² 以下とすることに
よって、幅方向の物性のバラツキの小さい２軸配向ポリ
アミドフィルムを得ることができる。その理由は、縦延
伸を２段階に分割することによる延伸応力の削減効果の
みならず、第２段目延伸でロール上に特定の時間密着さ
せることで、第１段目延伸で発生した延伸応力を緩和さ
せる効果があるからである。さらに、特定の条件下で縦
延伸されたフィルムの中央部縦方向の熱収縮応力の最大
値が０．６ｋｇ／ｍｍ² 以下とすることにより、横延伸
時に発生する縦方向の熱収縮応力を低減することが可能
となり、横延伸時に横方向の配向形成が容易となり、か
つ発現した横配向を熱固定時においても歪めることなく
処理することができるためである。しかも横延伸応力低
減により延伸性が向上するためと考えられる。

【００１７】

【実施例】以下、実施例に基づき詳細に説明するが、本
発明が下記実施例に限定されないことは言うまでもな
い。なお、実施例、比較例中に用いられるフィルム温
度、物性値及び特性は、以下のように測定され、かつ定
義される。

【００１８】ガラス転移温度（Ｔｇ）及び低温結晶化温
度（Ｔｃ） 未配向ポリアミドシートを液体窒素中で凍結し、減圧解
凍後にセイコー電子製ＤＳＣを用い、昇温速度１０℃／
分で測定した。

【００１９】熱収縮応力 縦２段延伸後の１軸配向フィルムを、３０℃×１．０ｍ
ｍＨｇ以下に調整された真空乾燥機内で６時間以上乾燥
し、それを取り出し直ちにデシケーターを用いて、２０
℃×３０％ＲＨの環境下で２４時間以上調整した後、セ
イコー電子工業（株）製ＴＭＡのＳＳＣ ５０２０を用
い、昇温速度１０℃／分で測定した。

【００２０】フィルム温度（延伸温度） 縦延伸における温度は、ミノルタ（株）製放射温度計Ｉ
Ｒ−００４を用いフィルムの温度を測定した。横延伸に
おける温度は、レイテック・ジャパン（株）製の放射温
度計ＲＨＰ３を用いフィルムの温度を測定した。

【００２１】厚み斑 ２軸配向ポリアミドフィルムを縦方向、横方向にそれぞ
れ１ｍ×５ｃｍの短冊状に切断し、安立電気（株）製厚
さ計Ｋ３０６Ｃを用い厚み形状を測定する。下記式によ
り１ｍ当たりの厚み斑を算出し、これを５回繰り返し、
平均値を厚み斑とした。

【００２２】

【数１】

【００２３】沸水収縮率斜め差 ２軸配向ポリアミドフィルムを全幅の中央から左右に全
幅の４０％の位置（端部）から、それぞれ２１ｃｍ角に
切り出しサンプルとする。各々のサンプルの中央を中心
とする直径２０ｃｍの円を描き、縦方向を０°としたと
きの４５°及び１３５°方向に円の中心を通る直線を引
き、各方向の直径を測定し、処理前の長さとする。この
サンプルを沸騰水中で３０分間加熱処理したのち取り出
して、表面に付着した水分を除去、風乾する。風乾後、
各方向の直径を測定し、処理後の長さとする。下記式を
用い沸水収縮率を算出する。

【００２４】

【数２】

【００２５】縦方向を０°としたときの４５°と１３５
°方向の沸水収縮率の差の絶対値を求め、両端部の平均
値を沸水収縮率斜め差とした。

【００２６】製膜状況 ２時間、実施例１に記載した条件と同一条件でフィルム
を逐次２軸延伸した。その間フィルムが破断するとすぐ
に製膜、延伸し、破断回数を調べた。

【００２７】実施例１ ナイロン６ペレット〔相対粘度（ＲＶ）＝２．８〕を真
空乾燥した後、これを押出し機に供給し２６０℃で溶融
し、Ｔ型ダイよりシート状に押し出し、直流高電圧を印
可して冷却ロール上に静電気的に密着させ、冷却固化せ
しめて厚さ２００μｍの未配向シートを得た。このシー
トのＴｇは４０℃、Ｔｃは６８℃であった。このシート
をまず５０℃の温度で予熱処理を行い、ついで、延伸温
度７７℃で１．７倍に第１段目の縦延伸をした後、第２
段目の延伸ロールに０．２０秒密着させ延伸温度７２℃
で総合延伸倍率が３．４倍となるように第２段目の縦延
伸を行い、引続きこのシートを連続的にステンターに導
き、１３０℃で４倍に横延伸し、２１０℃で熱固定およ
び５％の横弛緩処理を施した後に冷却し、両縁部を裁断
除去して、２軸配向ポリアミドフィルムを得た。このと
きの製膜状況、フィルムの物性、特性を表１に示す。

【００２８】実施例２ 縦延伸の総合延伸倍率を３．１にする以外はすべて実施
例１と同様にして２軸配向ポリアミドフィルムを得た。

【００２９】実施例３ 縦延伸の総合延伸倍率を３．７にする以外はすべて実施
例１と同様にして２軸配向ポリアミドフィルムを得た。

【００３０】実施例４ 縦延伸の第２段目の延伸ロールとその後の冷却ロールの
配置を変更し、第２段目の延伸ロールに０．０５秒密着
させる以外はすべて実施例１と同様にして２軸配向ポリ
アミドフィルムを得た。

【００３１】実施例５ 縦延伸の第２段目の延伸ロールとその後の冷却ロールの
配置を変更し、第２段目の延伸ロールに０．５０秒密着
させる以外はすべて実施例１と同様にして２軸配向ポリ
アミドフィルムを得た。

【００３２】比較例１ 縦延伸の総合延伸倍率を４．１にする以外はすべて実施
例１と同様にして２軸配向ポリアミドフィルムを得た。

【００３３】比較例２ 縦延伸の第１段目倍率を３．２にする以外はすべて実施
例１と同様にして２軸配向ポリアミドフィルムを得た。

【００３４】比較例３ 縦延伸の第２段目でロールに密着させずに延伸する以外
はすべて実施例１と同様にして２軸配向ポリアミドフィ
ルムを得た。

【００３５】比較例４ 縦延伸の第２段目の延伸ロールとその後の冷却ロールの
配置を変更し、第２段目の延伸ロールに０．８０秒密着
させる以外はすべて実施例１と同様にして２軸配向ポリ
アミドフィルムを得た。

【００３６】実施例と比較例における製膜条件とフィル
ム評価結果を表１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】本発明の製造法によれば、破断なく、厚
み斑が小さく、沸水収縮率の斜め差を小さくすることが
でき、縦横逐次延伸による２軸配向ポリアミドフィルム
の製造法には、きわめて有効である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に未配向のポリアミドシートを縦
   方向に延伸し、ついで横方向に延伸して得られるポリア
   ミドフィルムの逐次２軸延伸方法において、縦延伸後の
   フィルムの中央部縦方向の熱収縮応力の最大値が０．６
   ｋｇ／ｍｍ²以下になるように、縦延伸を〔ポリアミド
   のガラス転移温度（Ｔｇ）＋２０〕℃以上、〔ポリアミ
   ドの低温結晶化温度（Ｔｃ）＋２０〕℃以下の温度で、
   前段と後段の２段階に分けて総合縦延伸倍率３．０倍以
   上４．０倍以下延伸し、かつ該後段の縦延伸はロールに
   フィルムを０．０１秒以上０．７０秒以下の間密着延伸
   させることを特徴とする２軸配向ポリアミドフィルムの
   製造法。