JPS5842014B2 - ポリアミドフイルムノ セイゾウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ポリカプラミドあるいはポリへキサメチレン
アジパミドより成り、すぐれた透明性、耐ピンホール性
、ガヌバリャー性、耐油性等の諸物性とともに、良好な
機械的性質を有する均一な二軸延伸フィルムを遂次延伸
法によって安定性よく製造する方法に関するものである
。

更に詳しくは、相対粘度が３．５以上で実質的に無定形
のポリカプラミドあるいはポリヘキサメチレンアジパミ
ドあるいはこれらの共重合体、混合体等よりなるボリア
□ドフイルム（原反）を先ず、７０°Ｃ〜１８０℃で押
出方向と直角な方向（以下横方向と称す）に２．０倍か
ら４．５倍延伸したのち、７０〜１８０℃にて１０００
００％／分以上の延伸速度で押出方向（以下縦方向と称
す）に、ネッキング部が消失して均一なフィルムが得ら
れるまで、２．０〜６．０倍の延伸比で延伸することに
依り上述した良好な性質を有するフィルムを製造するも
のである。

ここで言う相対粘度とは９６％硫酸を用いて、２５°Ｃ
で測定したポリマーの相対粘度を意味するものであり、
この値が３．５以上のポリマーより得られたフィルム（
原反）を使用すると縦延伸時の安定性が著しく向上する
とともに、縦横バランスした性質を有する二軸延伸フィ
ルムを容易に製造できるという重要な利点がある。

以下に本発明を一層具体的に説明する。

従来、工業的に有利な熱可塑性樹脂フィルムの二軸延伸
法として、ポリエステルに代表されるが如く、遂次二軸
延伸法が多く用いられている。

しかるにボリア□ドにおいてとの遂次二軸延伸を試みた
場合、最初の延伸で生じた分子配列と強固な分子間水素
結合により、次の延伸が不均一となったり、はなはだし
くは破断を生じる。

このためこの方法により均一なボリア□ドフィルムを得
ることは極めて困難であり、従ってポリアミドフィルム
は二段階で延伸するには適していｉいというのが当業界
の常識として受は入れられてきた。

この点に関して特公昭３７−２１９５号公報に示された
発明では、延伸性を改良するために、ポリアミドに可塑
剤を加えることによって遂次二軸延伸を可能ならしめて
いる。

しかしこの方法で製造されたフィルムは可塑性を用いる
ことによって生じるフィルム物性の低下その他の欠点が
あり、実用性の面で問題があった。

更に、特公昭４３−９３９９号公報には、遂次二軸延伸
により均一なボリア□ドフイルムを得ることは極めて困
難であるとの認識より、縦、横両方向に空間同時二軸延
伸して均一なフィルムを得る方法が、提案されている。

この方法はボリア□ドフイルムの二軸延伸法として工業
的に行なわれている唯一の方法ではあるが、複雑な同時
二軸延伸機でしか実施できず、しかも周知の様に、条件
設定の自由度が小さいこと、不均一に延伸された巾広い
両端部が生じて歩留りが悪いこと、またグリップによっ
て把持されない帯状縁部が過度に延伸されて引裂けが生
じ易い等の問題点を有している。

他方、特公昭４７−３１９５号公報には上記同時二軸延
伸法の改良として、遂次二軸延伸法に依る延伸法に示さ
れており、最初の縦方向に延伸する際のロール条件等を
厳密に規定すれば、次の横方向の延伸も可能であるとし
て、縦→横の遂次二軸延伸方法が提案されている。

しかし、この方法でも条件は極めて狭く、横延伸が均一
かつ安定に延びる自由度ははなはだ小さい。

そこで本発明者らはこれら従来技術の欠点を十分検討し
た上で、生産性が高く、しかも最適条件範囲の広いポリ
アミドフィルムの遂次二軸延伸法について鋭意検討を重
ねた結果、実質的に無定形のポリアミドフィルムを７０
〜１８０℃の温度範囲で、１ず横方向に２．０〜４．５
倍の延伸を行い、ついで７０〜１８０℃にて縦方向に１
０００００％／分以上の高延伸速度で、かつネッキング
部が消失して均一なフィルムが得られる唾で２．０〜６
．０倍の延伸比で延伸したのち、必要に応じて熱固定を
行うという方法によってはじめてこれらを満足したボリ
ア□ドニ軸延伸フィルムが得られることを見い出し、特
願昭４９−１２３４５２号として先に出願した。

その後、本発明者らがさらに上記延伸法について、ポリ
カプラミドおよびポリヘキサメチレンアジパミド等のポ
リアミドフィルムを用いて詳細に検討したところ、これ
らのフィルムの重合度を上げることによって延伸の安定
性が著しく向上するとともに、ポリアミドフィルムを横
→縦法で遂次二軸延伸する際の二段目縦延伸時にみられ
るネッキング現象が消失する倍率が低下する傾向にある
こと、つ１す、比較的低倍率の延伸でも均一なフィルム
が得られ易くなるという極めて興味ある事実を見い出し
、本発明をなすに至った。

すなわち、従来繊維用として用いられているような比較
的重合度の低いポリマー、具体的に言うならば、９６％
硫酸を用いて２５℃で測定した相対粘度が３．５より低
い値を示すポリマーより得られたフィルムを用いても、
特願昭４９−１２３４５２号明細書に示された横→縦方
式の延伸法により十分均一な遂次二軸延伸が可能である
が、二段目の縦延伸を１０００００％／分以上という高
速度で行なう必要があるため、ややもするとこの縦延伸
時に破断が生じ易く、特にネッキングが消失する倍率付
近では応力が急激に増大するため破断に至る頻度が増加
し、；延伸の安定性の面で必ずしも十分満足できるもの
ではなかった。

ここで言う縦延伸速度とは、フィルムの送り込み速度を
Ｖ １（ｍ７分）引取り速度をｖ２（ｍ７分）フィルム
が実際に延伸される延伸域をａ（ｍ）、延伸倍率をＸと
すれば下記の式にて示される。

延伸速度（％／分） ここで高延伸速度を得るためには延伸倍率を上げるか、
■１ および■２を上げるか、あるいはａを小さくする
か、いずれかの方法によれば良い訳であるが、いずれの
場合においてもこのような高延伸速度故に、縦延伸時に
急激な応力がフィルムに加わると同時に、初期の延伸が
ネッキング延伸であるために局部的な応力集中が生じる
結果、低重合度フィルムではこの段階での延伸安定性が
必ずしも十分とは言えなかった。

これに対し、相対粘度３．５付近を境に、これ以上上の
値のポリアミドのフィルムではこのような高延伸速度下
で急激な応力集中が生じても破断に至る頻度が著しく低
下する結果、延伸の安定性が飛躍的に向上するという事
実が見い出された。

しかしながら、ここで重合度が上昇するに従って、溶融
成膜時の押出圧力が大きく上昇するために吐出量を上げ
られないという問題点のほか、高重合ポリマーを得る際
にも、高温で長時間の反応が必要となるために、熱劣化
、酸化劣化等を伴ない易くなるとともに、得られたチッ
プの品質管理を極めて厳重にする必要性が生じること等
の問題が発生する。

そのために工業的に有利な重合度の範囲として、相対粘
度が５．０以下であるポリマーを使用することが実際上
は望ましい。

フィルム相対粘度と延伸安定性についての詳細結果は実
施例１および２に示されている。

本発明の方法において発生するさらに有効なる延伸特性
として、重合度増大に伴って生じる縦延伸時のネッキン
グ消失倍率の低下現象が挙げられる。

ここでいうネッキング消失倍率とは、実質的に無定形の
ポリアミドフィルムを横→縦方式の遂次二軸延伸する場
合、最初の横延伸で生じた分子の配列と水素結合結果に
より、次の縦延伸の際、低倍率領域では分子が縦方向に
部分的に延伸（再配列）された状態で、つ１リネツキン
グを生じながら配列し、その後横方向に配列していた分
子鎖のうちで、与えられた変形力で再配列すべきすべて
の分子鎖が完全に縦方向に配列し終わるときの縦延伸倍
率のことを意味しており、均一な延伸フィルムを得るた
めにはこの倍率以上に延ばすことが必要である。

またこのネッキングが消失する倍率は特願昭４９−１２
３４５２号明細書に記載されているように、一段目の横
延伸温度２倍率、並びに二段目縦延伸温度によって異っ
た値をとる。

さらに詳しく言うならば、横延伸倍率を規定したときに
は横延伸温度が高いほど、また次の縦延伸温度が高いほ
どこの倍率は高くなり、他方、横延伸温度、縦延伸温度
を規定した場合には、最初の横延伸倍率が高いほどこの
倍率も高くなる傾向を有している。

この現象は、一段目の横延伸の際に分子間力が大きく働
き、配向結晶化が進むような条件、あるいはまた、二段
目縦延伸時の結晶化速度が犬なる条件下での延伸を行な
った場合に分子の再配列が円滑に行なわれにくいこと、
すなわちネッキング消失倍率が高くなるということを意
味して触り、同様の理由により、フィルム重合度を上げ
たときの縦延伸ネッキング消失倍率低下現象が説明でき
る。

つ１り重合度の増大に従い、横延伸時の配向による結晶
化段が小さくなるとともに結晶化速度も遅くなるため、
縦延伸の際の分子再配列が低重合度フィルムに比べて、
より円滑に行なわれる結果、低倍率でネッキングが消失
するものと考えられる。

本発明に伴う効果の１つとして、このようなネッキング
消失倍率の低下により、縦、横両方向にバランスされた
性質を有するフィルム、あるいはまた横方向に強化され
たフィルムが、より容易に得られることである。

相対粘度が３．５未満であるような比較的重合度の低い
フィルムを用いても、特願昭４９−１２３４５２号明細
書に示された条件から選ばれた適当な横延伸倍率と縦延
伸倍率とを組み合わせることによって、横方向が強いフ
ィルムから縦、横バランスした性質を有するフィルム、
さらには縦刃、向に強力化されたフィルム１で、用途に
応じたさ１ざ１な二軸延伸フィルムを得ることが可能で
あるが、ここで仮りに縦・横バランスした性質のフィル
ムあるいは横方向に強いフィルムを得ようとした場合に
は、縦延伸倍率を横延伸倍率とほぼ等しくするか、ある
いはそれ以下にする必要があるため、必然的にネッキン
グの消失倍率が十分小さいような条件を選ぶ必要性が生
じる。

そのような条件とは、横延伸温度、縦延伸温度について
は低い方が望１しく、また横延伸倍率は低い方が好まし
いのであるが、横延伸倍率が低すぎると原反に存在する
厚さムラが拡大され、横方向の厚みを揃えることが困難
となるばかりでなく、延伸による機械的物理的性質の向
上という目的からもその効果が小さいために満足なフィ
ルムは得られない。

そこで縦・横両方向にバランスされた、あるいは横方向
に強く、しかも実用に耐えるだけの均一性と機械的物理
的性質とを有する遂次二軸延伸フィルムを得るためには
横延伸、縦延伸とも比較的低温度で延伸し、しかも延伸
の効果が十分上がる程度にまで倍率を上げる必要がある
ため、延伸の安定性はさらに悪くなる傾向を示した。

ここで縦延伸温度を上げることにより、延伸の安定性は
徐々に向上するものの、先にも述べたように十分満足で
きるほどではなく、しかもネッキング消失倍率が上昇す
るために、必然的に縦方向がむしろ強力化されたフィル
ムになりがちであるため、上記のようなバランスした性
質を有するフィルム、あるいは横方向に強いフィルムを
得る方法としてはあ１り有利とは言えなかった。

本発明による効果として、相対粘度が３．５以上の重合
度のフィルムを使用することにより、このような目的の
フィルムが容易に、しかも安定性よく得られることは勿
論、縦方向に強力化されたフィルムも同様に容易かつ安
定して得られることが確認された。

なお本発明において使用される相対粘度３．５以上のフ
ィルムの延伸条件としては、特願昭４９−１２３４５２
号明細書に示された範囲と同じく、横延伸が７０〜１８
０℃で２．０〜４．５倍、縦延伸が７０〜１８０℃で２
．０〜６．０倍であるような範囲が選ばれ、かつ縦延伸
速度も同様に１０００００％／分以上であることが必要
である。

また本発明に用いられるポリアミドフィルム中に、実質
的にその性質を損わない範囲で各種の添加剤、例えば易
滑性付与剤、酸化防止剤、つや消し剤２着色顔料等を添
加することも同様に何ら差しつかえない。

以下に本発明をさらに具体的に説明するために実施例の
いくつかを挙げる。

実施例 １ ９６％硫酸を用いて、２５℃で測定した相対粘度がそれ
ぞれ３．０． ３．５．３．９．４．５のポリカプラミ
ドから厚さ０．１５ｍｍの実質的に無定形のフィルムを
得た。

これらのフィルムをテンターにより、横方向に１００℃
で３倍延伸したのち、テンタークリップ部を切り取った
。

このようにして得られた横延伸フィルムを次に述べる縦
延伸装置で延伸した。

即ち、５ｍ／分の周速で回転している第１０−ルと２０
ｍ／分の周速で回転している第２０−ルの間に、径が５
ｃｍφ、温度が１４０℃の延伸ロールを配置し、フィル
ムの接触巾を２ｃｍとして上記横延伸フィルムを縦に延
伸した。

このときの延伸速度は約１．９Ｘ１０５％分で延伸は均
一に行なわれた。

このようにして、各々の重合度のフィルムをそれぞれ８
時間縦延伸したときのフィルム相対粘度と破断回数の関
係を第１表に示した。

実施例 ２ ９６％硫酸を用いて、２５℃で測定した相対粘度がそれ
ぞれ２．８．３．４．４．０．４．５のポリヘキサメチ
レンアジパミドから厚さ０．１５ｍｍの実質的に無定形
のフィルムを得た。

これらのフィルムを実施例１と明−装置、同一条件にて
横→縦遂次二軸延伸を行なった。

同様に８時間縦延伸したときのフィルム相対粘度と破断
回数の関係を第２表に示した。

実施例 ３ 実施例２に示した４種類の未延伸ポリヘキサメチレンア
ジパミドフィルムを用いて、同じ装置にて横方向に１０
０℃で３．０倍延伸した後、縦延伸を約１．９Ｘ１０’
％／分の速度で１４０℃にて行なった。

このときのフィルム相対粘度と縦延伸時のネッキング消
失率との関係を第３表に示した。

実施例 ４ ９６％硫酸を用いて、２５℃で測定した相対粘度が３．
０のポリヘキサメチレンアジパミドから厚さ０．１５ｍ
ｍの実質的に無定形のフィルムを得た。

このフィルムをテンターにより、横方向に８０°Ｃで３
倍延伸したのち、テンタークリップ部を切り取り、これ
を実施例１と同一の装置にて縦延伸した。

即ち、延伸温度を９０°Ｃ１第１０一ル速度を８ｍ／分
とし、第２０−ルとの間で３倍に延伸してほぼバランス
した性質を有する二軸延伸フィルムを得た。

このときの縦延伸速度は約１．６Ｘ１０５％／分であり
、縦延伸倍率的２．７倍にてネッキングが消失した。

一方、同じ条件で測定した相対粘度が４．５のポリヘキ
サメチレンアジパミドより、同じく厚さ０．１．５ｍｍ
の無定形フィルムを得た。

このフィルムを同様にして横方向に１００°Ｃで３倍延
伸したのち、縦方向に１４０℃で３倍延伸した。

このときのネッキング消失倍率は約２．４倍であった。

上記２種類のフィルムをそれぞれの条件で８時間縦延伸
したときのフィルム相対粘度と破断回数の関係を第４表
に示した。

またこのとき得られたフィルムの機械的性質を第５表に
示した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 本文中で規定する相対粘度が３．５以上の実質的に
   無定形なポリカプラミドあるいはポリヘキサメチレンア
   ジパミド等のポリアミドフィルム（原反）を先ず、７０
   〜１８０℃の温度範囲で押出方向と直角な方向に２，０
   〜４，５倍の延伸を行ない、ついで７０〜１８０℃にて
   １ｏｏｏｏｏｏ％／分以上の延伸速度で押出方向に、ネ
   ッキング部が消失して均一なフィルムが得られる昔で、
   ２．０〜６．０倍の延伸比で延伸したのち、必要に応じ
   て二段目の延伸温度以上、融点以下の温度範囲で熱処理
   することを特徴とする遂次二軸延伸フィルムの製造法。