JPH10296853A - 二軸延伸ポリアミドフィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】熱水収縮率の斜め差を低減し、熱時寸法安定性
に優れたポリアミドフィルムの製造方法を提供する。 【解決手段】 実質的に無定形、無配向の未延伸フィル
ムを縦延伸し、ついで、テンター式横延伸機で横延伸し
て逐次二軸延伸ポリアミドフィルムを製造する工程で、
横延伸、熱処理、弛緩処理終了後、この延伸フィルムの
両端をテンター式横延伸機のクリップから解放して弧状
に熱風を吹き付ける浮上式熱処理装置により再熱処理す
るに際し、再熱処理時の延伸フィルムの走行方向張力
（Ｔkg）、再熱処理温度（ｔ℃) 、処理風速（Ｖm/sec
）及び再熱処理時間（θsec ）がそれぞれ0.2 ≦Ｔ≦
0.8、150 ≦ｔ≦ 200、10 ≦Ｖ≦ 45、1.0 ≦θ≦ 5.0
の条件を満足することを特徴とする二軸延伸ポリアミド
フィルムの製造方法。ただし、Ｔは厚み１μm 、フィル
ム幅１m あたりの張力である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二軸延伸ポリアミ
ドフィルムの製造方法に関するものである。さらに詳し
くは、未延伸ポリアミドフィルムをまず縦延伸し、つい
でテンター方式にて横延伸する逐次二軸延伸ポリアミド
フィルムの製造方法に関するものであり、フィルム熱収
縮特性の異方性を改良するための製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】二軸延伸ポリアミドフィルムは、機械的
特性、光学的特性、熱的特性、ガスバリアー性をはじめ
として、耐摩耗性、耐衝撃性、耐ピンホール性などに優
れており、食品その他の包装材料用フィルムとして広く
利用されている。また、二軸延伸ポリアミドフィルム
は、レトルト食品用袋（熱水処理用袋）の基材フィルム
として広く利用されており、このようなレトルト食品用
袋は、通常、二軸延伸ポリアミドフィルムにヒートシー
ル性を有する各種のシーラント（ポリエチレン、ポリプ
ロピレンなど）をラミネートした後、折り畳んで３辺を
熱融着した、いわゆる３方シール袋の形態となってい
る。そして、実際に使用する段階においては、この袋に
食品等を充填した後、高温ボイル処理が施されるため、
高温での熱寸法安定性が要求される。

【０００３】たとえば、基材フィルム（二軸配向ポリア
ミドフィルム）の縦方向に対して４５度の方向と１３５
度の方向との熱水収縮率の差（以下、「熱水収縮率斜め
差」と表記する）が大きいと、袋の捻りやカールといっ
た現象が発生し、商品の外観を損ねるという問題が発生
する。また、このような現象は、縦方向に延伸した後、
横方向へ延伸する、いわゆる逐次二軸延伸法では顕著に
現れ、端に近いほどその影響が大きくなるために、この
逐次二軸延伸法で製造されたポリアミドフィルムは前記
のような用途には用いることが困難であった。

【０００４】このような問題に対し、ステンターからで
た熱可塑性樹脂フィルムの熱寸法安定性を改良する方法
として、弧状型浮上式熱処理法が提案されている。たと
えば、特開平４−２９２９３４号公報には、フィルムを
縦方向と横方向に二軸延伸した直後に、弧状縦断面を有
する熱風吹き出し手段の弧状面に沿って弧を描くように
浮上走行させ、この浮上走行中に、フィルムの縦方向と
横方向に関して実質的に同時に熱処理を行う方法が開示
されている。

【０００５】しかしながら、この方法では、フィルムの
縦方向にかかる張力を制御することが装置上難しいた
め、縦方向の弛緩処理が不十分になるのに対して、幅方
向（横方向）は事実上フリーであるために十分に弛緩処
理がなされ、このため各方向の弛緩効果が不均一となっ
て、最終的に得られるフィルムの熱水収縮率斜め差の改
善に対しては十分な効果が得られないことがわかった。

【０００６】さらに、特開平４−２９２９３７号公報に
は、フィルムを縦方向と横方向に二軸延伸した直後に、
弧状縦断面を有する吹き出しスチームにより弧状面に沿
って弧を描くように浮上走行させ、この浮上走行中にフ
ィルム縦方向と横方向に関して実質的に同時に再熱処理
を行う方法が開示されている。

【０００７】しかしながら、この方法では、水分による
寸法変化を生じやすいポリアミドフィルムに適用した場
合には処理中にしわを生じやすく、ロールフォーメーシ
ョンの悪化を誘発し、商品価値をなくしてしまうという
問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリアミド
フィルムを逐次二軸延伸法で製造する場合に問題であっ
た熱水収縮率斜め差を、製造条件の工夫によって小さく
することを目的とするものである。さらに詳しくは、熱
寸法安定性に優れ、かつ、熱水収縮率斜め差が小さく、
実用強度を兼ね備えた二軸配向ポリアミドフィルムを得
ることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、逐次二軸
延伸ポリアミドフィルムの熱水収縮率の斜め差を低減す
ることのできる製造方法について鋭意検討した結果、縦
延伸、テンターにおける横延伸、熱処理、弛緩処理終了
後に浮上式熱処理装置により再熱処理すること、および
再熱処理時の走行方向張力等を適正の範囲とすることに
より、上記課題を解決することができることを見出し本
発明に到達した。

【００１０】すなわち、本発明の要旨は次に示すとおり
である。実質的に無定形、無配向の未延伸フィルムを縦
延伸し、ついで、テンター式横延伸機で横延伸して逐次
二軸延伸ポリアミドフィルムを製造する工程において、
横延伸、熱処理、弛緩処理終了後、この延伸フィルムの
両端をテンター式横延伸機のクリップから解放して浮上
式熱処理装置により再熱処理するに際し、再熱処理時の
延伸フィルムの走行方向張力（Ｔkg）、再熱処理温度
（ｔ℃) 、処理風速（Ｖm/sec ）及び再熱処理時間（θ
sec ）がそれぞれ下記（１）〜（４）の条件を満足する
ことを特徴とする二軸延伸ポリアミドフィルムの製造方
法。 0.2 ≦Ｔ≦ 0.8 （１） 150 ≦ｔ≦ 200 （２） 10 ≦Ｖ≦ 45 （３） 1.0 ≦θ≦ 5.0 （４） ただし、Ｔは厚み１μm 、フィルム幅１m あたりの張力
である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明におけるポリアミドとは、延伸結晶性を有するポ
リアミドが主であるが、特に限定されるものではなく、
その分子内にアミド結合を有する線状高分子化合物であ
ればよい。すなわち、ナイロン６をはじめとして、ポリ
ヘキサメチレンアジパミド（ナイロン66）、ポリヘキサ
メチレンセバカミド（ナイロン 610）、ポリウンデカミ
ド（ナイロン11）、ポリラウラミド（ナイロン12）、ポ
リメタキシリレンアジパミド（ＭＸＤ６）およびそれら
の共重合物が含まれ、コストパフォーマンスに優れるナ
イロン６が特に好ましく用いられる。

【００１２】また、これらのポリアミドには、必要に応
じて、フィルムの性能に悪影響を与えない範囲で、滑
剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、無機微粒子等各
種添加剤を添加することができる。

【００１３】本発明における逐次二軸延伸ポリアミドフ
ィルムの製造方法の具体例としては、たとえば、押出機
より押し出したポリアミド樹脂をＴダイより吐出し、静
電印荷キャスト法やエアーナイフキャスト法により、冷
却した回転ドラム上で冷却固化して未延伸フィルムを得
る。次に、ガラス転移点以上の温度でこの未延伸フィル
ムを縦方向（ＭＤ）に延伸し、次いでテンター式横延伸
機にて横方向（ＭＤ）に延伸する。引き続いて、熱処
理、弛緩処理を施し、さらに熱処理（以下、再熱処理と
いう）することによって、残留応力を緩和させ、巻取機
にて巻き取る。

【００１４】本発明においては、再熱処理を施す前のフ
ィルムの収縮特性が、方向的に異方性のあるものや多少
収縮率の大きいものでも適度に安定性のある収縮特性を
与えることが可能である。

【００１５】本発明において、延伸倍率は、ＭＤは 2.6
〜 3.0倍、ＴＤは 3.3〜 3.9倍の範囲が好ましい。延伸
倍率はフィルムの強度と熱収縮率に影響するため、、こ
れらの範囲より小さいと強度が得られず、大きいと延伸
時に切断が起こり生産性が悪くなる。

【００１６】また、熱処理温度は、生産速度やフィルム
の厚みにも依存するが、205 〜 220℃の範囲であること
が好ましい。205 ℃より低いとフィルムの寸法安定性が
低下し、また 220℃より高いと、フィルムの劣化が起こ
り、強度が低下する。

【００１７】延伸工程で発生したフィルムの内部歪を緩
和するための熱弛緩処理（ＴＤ方向）の条件としては、
弛緩率が 1.0〜 7.0％の範囲が好ましい。弛緩率が 1.0
％より小さいと内部歪の除去が不十分であり、 7.0％よ
り大きいとＴＤの熱収縮率がＭＤに比べて小さくなり、
熱収縮率のバランスが悪くなる。

【００１８】本発明における再熱処理を施す方法は、弧
状に熱風を吹き付ける方式（浮上式熱処理方式）であ
る。再熱処理を施す方法として、誘電加熱ロール等のロ
ール加熱方式を用いても同様の効果を得ることができる
が、特に高温で熱処理した場合にはフィルムとロールが
密着してすりきずが発生するという問題がある。また、
再熱処理工程においては、熱風をフィルム面に垂直かつ
均一に吹き付けることができるように、浮上式熱処理装
置の吹き付けノズルに整流板や整圧孔を設けることが望
ましい。

【００１９】本発明における再熱処理工程においては、
フィルム端部がチャックで把持されていないため、ＴＤ
とＭＤが同時に弛緩処理される。この際、ＭＤの応力緩
和はフィルムの走行方向の張力の大きさにより、弛緩処
理の程度を調整することができる。

【００２０】本発明においては、再熱処理時の条件とし
て次の（１）〜（４）の条件を満足することが必要であ
る。 0.2 ≦Ｔ≦ 0.8 （１） 150 ≦ｔ≦ 200 （２） 10 ≦Ｖ≦ 45 （３） 1.0 ≦θ≦ 5.0 （４） ただし、Ｔは厚み１μm 、フィルム幅１m あたりの延伸
フィルムの走行方向の張力（Ｔkg）、ｔは温度（℃) 、
Ｖは熱風の風速（m/sec ）及びθは処理時間（sec ）で
ある。

【００２１】Ｔが0.2 kgより低いと、フィルムの商業生
産スピードでは、ライン張力が不足し、ロール上での蛇
行や巻取時のシワが発生する。この現象は、生産スピー
ドが高くなるほど起こりやすく、操業性の点で好ましく
ない。また、Ｔが 0.8kgより高いと、ＭＤ方向にシワが
発生し、また、張力が高いために応力緩和が起こらず良
好な熱収縮率が得られない。本発明の目的を達成するた
めには、特にこの走行方向の張力をコントロールするこ
とが重要である。

【００２２】通常、テンタークリップから解放されたフ
ィルムをワインダーで巻き取る際のフィルムの張力は、
上記の再熱処理工程での張力範囲に比べてかなり大きい
ため、上記の張力範囲にコントロールするためには再熱
処理工程の前後にテンションカットを行うことが必要で
ある。テンションカットを行う方法としては、フィルム
ニップやサクションロール、Ｓラップロール等を用いる
ことができる。

【００２３】また、この張力コントロールを容易に行う
ためには、再熱処理工程の次にフィルムをガラス転移点
以下に冷却する工程を設けることが好ましい。これは、
良好な熱収縮バランスを保持し、次の巻取工程でのシワ
の発生を抑制するためであり、また、冷却設備コストや
スペースの点からも好ましい。また、高張力の巻取工程
前に冷却しないと、逆にフィルムが延伸されて満足のい
く性能を得ることができなくなる。冷却方法としては、
エアーナイフ法や冷却ロール法を用いることができる。

【００２４】再熱処理工程の温度、熱風の風速、及び処
理時間は、上記（２）〜（４）の条件を同時に満たすこ
とが必要である。実際のフィルム製造条件は、上記の範
囲内で調整されるが、温度及び処理時間の各値が小さす
ぎると処理能力不足となり、熱水収縮率斜め差の改良効
果が得られず、各値が大きすぎると、ポリマーが劣化す
るばかりか、コロナ処理等の表面処理の効果自体が低減
するので好ましくない。

【００２５】また、熱風の風速については、 10 m/sec
より小さいと、フィルムが浮上せず、吹き付けノズルに
接触してフィルムにすりきずが発生し、 45 m/sec より
大きいと、フィルムの張力が上昇してフィルムの浮上バ
ランスが不安定となり、しわが発生しやすくなる。

【００２６】

【作用】本発明においては、再熱処理工程において、端
部を把持せずＴＤ方向の張力をフリーにし、ＭＤ方向の
張力を適度に調節することにより、ＭＤ及びＴＤ方向に
適度に応力緩和がなされ、熱水収縮率の斜め差が低減す
るものと思われる。

【００２７】

【実施例】つぎに、本発明を実施例によって具体的に説
明する。なお、以下の実施例及び比較例の測定等の評価
方法は、次の通りである。

【００２８】１．熱水収縮率（ＭＤ，ＴＤ） 二軸延伸ポリアミドフィルムの全幅の中央部において、
所定の方向に油性インクで 100mm間隔の平行線をマーク
し、これを幅10mmにスリットした。得られた試料を温度
20℃、相対湿度65％の雰囲気下で２時間調湿し、調湿後
のマーク間の寸法Ａを測定した。これを 100℃熱水中で
５分間ボイル処理し、その後、再度、温度20℃、相対湿
度65％の雰囲気下で２時間調湿後、マーク間の寸法Ｂを
測定した。これらの測定値を用い、下式にて熱水収縮率
を算出した。 熱水収縮率＝（Ａ−Ｂ）／Ａ× 100 （％）

【００２９】２．熱水収縮率斜め差 二軸延伸ポリアミドフィルムの全幅に対して中央部から
左右に 32.5 ％の位置のフィルムのＭＤ方向を基準にし
て、45度及び 135度の各方向の熱水収縮率の差の絶対値
を求め、フィルムのそれぞれ左右の値の平均値を熱水収
縮率斜め差とした。

【００３０】３．破断強度 二軸延伸ポリアミドフィルムの幅方向の中央部におい
て、ＭＤとＴＤ方向にそれぞれ、長さ 150mm、幅10mmに
サンプリングし、温度20℃、相対湿度65％の雰囲気下で
２時間調湿した。そして、島津（株）社製オートグラフ
ＡＧ−100 Ｅ型を使用し、温度20℃、相対湿度65％の条
件下で調湿したフィルムをチャック間距離100mmで掴
み、引張速度 500mm／分で測定した。

【００３１】実施例１ 相対粘度 3.0( 95％濃硫酸中、25℃）のナイロン６（ユ
ニチカ社製Ａ1030BRF、融点220 ℃）を、幅 630mmのＴ
ダイよりシート状に 260℃で溶融押出し、その後、エア
ーナイフキャスト法により表面温度15℃の回転ドラム上
で急冷し、厚み150μm の未延伸ポリアミドフィルムを
得た。次に、この未延伸フィルムを周速の異なる一連の
加熱ローラ群からなる縦延伸機に導き、温度55℃で 2.8
倍の延伸倍率で縦延伸した。続いて、この縦延伸フィル
ムをテンター式横延伸機に導いて、温度90℃で 3.7倍に
横延伸し、その後、 213℃で熱処理を施し、続いて５％
の弛緩処理を施した。得られた二軸延伸ポリアミドフィ
ルムの両端をテンタークリップから解放して端部の未延
伸残部をトリミングしたのち、浮上式熱処理装置にて、
再熱処理温度180℃、処理時間 2.0秒、処理風速18m/sec
、処理時の張力 3.8（kg/m/15 μm）にて熱処理し、こ
の後、エアーナイフと冷却ロールで直ちに冷却し、二軸
延伸ポリアミドフィルムを得た。得られたフィルムの物
性は表１に示したとおり、熱水収縮率斜め差は良好であ
った。

【００３２】実施例２ テンターでの熱処理温度を 210℃、弛緩処理を３％に
し、浮上式熱処理装置による再熱処理条件を処理温度 1
57℃、処理時間 1.9sec 、処理風速36m/sec 、張力を1
0.2（kg/m/15 μm ）とした以外は、実施例１と同様に
して二軸延伸ポリアミドフィルムを得た。得られたフィ
ルムの物性を表１に示した。実施例１と同様に優れた熱
水収縮率斜め差を有していた。

【００３３】比較例１〜５ 浮上式熱処理装置での再熱処理条件として表１に示した
条件を用いた以外は、実施例１と同様にして二軸延伸ポ
リアミドフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表
１に示した。比較例１では、張力が低すぎて、フィルム
にシワや蛇行が発生して外観上きれいなロールを巻き取
ることができなかった。また、比較例４及び５では、熱
処理条件が厳しすぎたためフィルムの強度が低下した。

【００３４】比較例６ 浮上式熱処理装置での再熱処理条件として表１に示した
条件を用いた以外は、実施例２と同様にして二軸延伸ポ
リアミドフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表
１に示した。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、寸法安定性に優れ、か
つ、熱水収縮率斜め差を極小化させたフィルムを破断す
ることなく製造することができ、逐次二軸延伸ポリアミ
ドフィルムの製造方法として、極めて有効である。ま
た、得られたフィルムは、幅方向にも物性が均一である
ため、これまで制限されていた二軸延伸ポリアミドフィ
ルムの利用範囲の拡大がはかれる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細川 文彦 京都府宇治市宇治樋ノ尻31−３ ユニチカ 株式会社宇治プラスチック工場内 (72)発明者 南條 一成 京都府宇治市宇治樋ノ尻31−３ ユニチカ 株式会社宇治プラスチック工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に無定形、無配向の未延伸フィル
   ムを縦延伸し、ついで、テンター式横延伸機で横延伸し
   て逐次二軸延伸ポリアミドフィルムを製造する工程にお
   いて、横延伸、熱処理、弛緩処理終了後、この延伸フィ
   ルムの両端をテンター式横延伸機のクリップから解放し
   て弧状に熱風を吹き付ける浮上式熱処理装置により再熱
   処理するに際し、再熱処理時の延伸フィルムの走行方向
   張力（Ｔkg）、再熱処理温度（ｔ℃) 、処理風速（Ｖm/
   sec ）及び再熱処理時間（θsec ）がそれぞれ下記
   （１）〜（４）の条件を満足することを特徴とする二軸
   延伸ポリアミドフィルムの製造方法。 0.2 ≦Ｔ≦ 0.8 （１） 150 ≦ｔ≦ 200 （２） 10 ≦Ｖ≦ 45 （３） 1.0 ≦θ≦ 5.0 （４） ただし、Ｔは厚み１μm 、フィルム幅１m あたりの張力
   である。