JPS59106935A - ポリエステル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】 本発明は厚み均一性が優れ、低結晶性のポリエステル樹
脂フィルムを高能率で製造する方法に関するものである
。

ポリエステル系樹脂をダイから押出し９回転冷却体面上
に受けて製膜する工程において、フィルムの回転冷却体
面と接する側の反対側に高電圧の印加されたワイヤーあ
るいはナイフ状の電極を設けてフィルム表面上に静電荷
を析出させ、接地された回転冷却面との間に作用する静
電気的引力により該フィルムを回転冷却面に密着させる
ことにより急冷しながら製膜する方法（この方法は静電
ピニング法と呼ばれている）は厚み均一性、透明性等を
改良する方法として有効であり、広く利用されているも
のである。しかし、この方法は回転冷却面の速度が大き
くなるほど難しくなり、′＃膜速度を上げると溶融体フ
ィルムと回転冷却面の間に気泡を捲へ込み易くなる。静
電ピニング法を用いた場合、溶融体フィルムは静電気的
引力により回転冷却体面に強く押１−付けられ急冷され
る。従って、もし溶融体フィルムと回転冷却体面の間に
気泡が捲き込まれると、冷却が阻害され均質なフィルム
ができないばかりでなく１表面に凹凸が発生する。従っ
て、気泡の捲き込みはこの製膜工程では致命的な欠陥と
なり、このことば製膜速度に限界を与える。

静電ピニング法で製膜速度を高めるためになされた従来
の改良提案は電極に関するもの９例えば特公昭５３−６
１８０号公報に示されるような補助電極を用いてイオン
を多量に発生させる束縛力を強化する方法。界囲気に関
するもの９例えば特開昭５３−１４３６５９号公報に示
されるような電極近傍の温度を上げて空気をイオン化し
易くシ、フィルム面上に多量の静電荷を付与して束縛力
を強化する方法。特公昭５０−２８１０８号公報に示さ
れるような絶縁破壊前の放電電流の大きなガスで電極近
傍を覆い、多量の電流を流すことによりフィルム面上に
多量の静電荷を付与して束縛力を強化する方法。原料に
関するもので１例えば特公昭５３−４０２３１号公報等
に示されるような溶融ポリエステル樹脂の電気伝導性を
改良することにより高速化を可能にしたもの。その他特
公昭５５−２２２５７号公報に示されるような吸引型エ
アナイフを併用するもの。特公昭５５−１０３６５号公
報に示されるような赤外線を併用するもの等があるが、
製膜技術そのものに関する改良はない。

本発明者らは静電ピニング法をポリエステル樹脂フィル
ムに適用する場合は、従来の製膜方法に前記のような改
良提案を加えたものでは限界があり、ます製膜方法その
ものを静電ピニング法に適したものに改良すべきである
と考え９種々の装置。

樹脂を用いて静電ピニング法を適用した押出製膜を行い
、気泡捲き込みの原因探索を行った。その結果、気泡捲
き込みのない状態で製膜速度を高めるためには、溶融フ
ィルム端部のカールのコントロールが極めて重要である
ことを知った。このカールにをま （イ）溶融フィルムを中央部と碑部に分けて考えた場合
、中央部のたわみに較べ端部のたわみが小さく、結果と
して端部がもち上ったように見えるカール。

（ロ）溶融フィルム端部が押出ダイリップと回転冷却面
に最初に接する点を結んだ直線より明らかに上方に位置
するようなカール。

５− 等が存在する。この（イ）および（ロ）のカールについ
て完全に理論的に解明することは困難である。

これらのカールには溶融体フィルムの中央部分へ指向す
る横断方向の溶融張力９表面張力、記憶現象等が微妙に
影響するものと考えられ、製膜速度の増大と共に増加す
る。その結果、フィルム端部は中心部に向ってネックイ
ンシ、厚みが増大する。又、中央部分より遅れて回転冷
却面に到達する。従って電極を直線状に取付けた場合、
フィルム中全体に亘って束縛力を最良にすることが不可
能になる。何故ならば、フィルムの束縛力を生ずる静電
荷はフィルムと電極との間隔によって決まるからである
。例えば電極をフィルムの中心部分に関して最良の束縛
力が得られるように配置した場合、フィルムの両端部分
は極端に接近することになる。その結果、電極とフィル
ム端部分に火花放電が起こり、そのため電荷の析出が阻
害され束縛操作に支障を来たし、気泡が捲き込まれる。

これを回避するためには電極をカールしたフィルム端部
から十分離して配置することが必要となるが。

６− そのような間隔は中央部分に最良の束縛力を生ぜしめる
に必要な間隔より大きいため、フィルムと回転冷却面と
の間に気泡が捲き込まれることになる。

この困難を解決するため特開昭５６−５３０３７号公報
に示されるように、ブレード電極を用いてフィルムの端
部に相当する位置のブレード電極に湾曲を与え、フィル
ムの全幅を横切る。フィルム横断面に実質的に適合する
ようにする方法、ブレード電極のフィルム端部に相当す
る位置をフィルム中心部に向って湾曲せしめ、グレード
電極がフィルム端部を超えて伸びることがないようにす
る方法等が提案されている。

しかし、これらの方法は第１に電極に与える湾曲の程度
を決めることが難しく、製作が稚しい。

第２に一肚でき上った電極はフィルムの巾等の異なるフ
ィルムに適用することがほぼ不可能であり。

非常に使用しにくい。第３にフィルムに対する電極の位
置決めおよび電極の取付が難しい等の困難がある。

本発明者等はかかる従来技術の改良について鋭意検討し
、フィルム端部のカールとフィルムの引取り角度、粘度
、ドラフト比等の間には密接な関係があることを見出し
、エアーギャップ中のフィルムについての力学的考察と
、上記のファクターについての詳細な実験を繰返すこと
等により製膜条件を改良し、電極についての特別な工夫
をすることなしに高速静電ピニング製膜を可能にする方
法を見出した。

即ち、溶融フィルムの密度ρ（Ｆ／／ｃｔ／ｌ　）　、
押出ダイリップから回転冷却面上に最初に溶融フィルム
が接する点捷での溶融フィルムに沿って計った長さで与
えられるエアギャップ５（Ｃｒｎ）、押出ダイから押出
された溶融フィルムが回転冷却面に最初に接するまでに
それぞれの端縁部で縮少する横断方向の量（ダイリップ
巾と接点におけるフィルム巾の差の１／２）で示される
ネックインδ（ｔＭ）、押出ダイ出口における横断方向
の平均的吐出速度で。

回転冷却面速度を除した値で与えられるドラフト比λ（
−）、押出ダイリップを通過する樹脂の温度。

剪断速度に対応する粘度μ（１１ｓｅｃ／ｃＪ　）　ｅ
押出ダイと回転冷却面に最初に接する位置の間に存在す
る溶融フィルムの流れ方向及び横断方向の中間点におけ
る流れ方向に対する接線の鉛直方向とのなす角α（度）
を用いて で示される値Ｐが２５．０　（ａｌｌ／　ｓｅｃ　）以
上になるような条件で製膜すればカールが発生しに〈〈
、その条件で静電ピニング法を適用すれば比較的容易に
製膜速度を上げることができることを発見した。

Ｐの意味するところを次に説明する。

一般に引張粘度ηを有する流体を歪速度ｄｖ／ｄｘ（Ｖ
は移動速度、Ｘは流体の流線に沿って計った考阜点まで
の長さ）で変形させた場合、流体の単位面積当りに働く
張カチは次式で与えられる。

フィルム成形用ポリエステル樹脂は通常の成形条件では
ニー−トン流体とみなせるから引張粘度９− ηは近似的に一般的な溶融粘度（剪断粘度）μと次の関
係にある。

η＝　３μ フィルム端縁部の影響がない中央部では単位巾当りの張
力は流れ方向任意の点でつり合っていることおよび単位
巾当りの流量が一定であることがら ｖ ３μＴ−＝一定 ｘ Ｔｖ　＝　Ｑ　（一定） （Ｔは考繋点のフィルム厚さ、Ｑは単位巾当りの流量） 従って、ダイリップ吐出点のフィルム厚さＴｏｅエアー
ギャップ長Ｓ、ドラフト比λとすると次の関係が得られ
る。

Ｏ Ｔ＝□□ 一 λＳ １０− 以上の関係はフィルム中央部について求めたものである
が、フィルム端縁部についてもこれらの関係を適用して
も重大な誤りとはならないはずである。フィルム自由端
の影響を強く受ける部分。

すなわち端部の１］をＢ（この概念を第２図に示す）と
考えればその部分の張力は次式で近似できる。

このときこの部分の重量Ｗは近似的に （Ｔ’は端部平均厚さ、δはフィルム片側のネックイン
量、ρはフィルム密度） 従って、フィルム端部なたわませようとする力Ｗ（αは
フィルムの流れ方向接線と鉛直方向とのなす角で、中央
部と端部は同じと近似する）たわみ量をＤとすると、フ
ィルム端部には次の近似的力学バランスが成立するはず
である（以上の関係を第３図に示す。Ｆは端部の張力で
ある）。

Ｑ／Ｔ’は速度に対応するものであるから、たわみ量の
指標ｐは次式で与えられる。

以上詳述したように、パラメーターＰは実際のたわみ量
を表わし得ないまでも少なくともフィルム端縁部のたわ
み量に関係する特性値であることは明白である。

即ち、Ｐの意味するところは、同一引取速度で考えれば
Ｐが大きければ端部のたわみが大きくなりカールが小さ
くなることを示し、又同−たわみ即ち同一カールを考え
た場合はＰが太きければ大きいほど引取速度Ｖを上げる
ことができることを示す値である。

本発明者等は静電ピニング法に適した製膜条件を決定す
る重要なパラメータとしてＰをとり上げ。

種々の原料９種々の形状をした押出ダイ、押出温度、押
出条件、引取条件等において詳細な実験を行った。その
結果、エアギャップ：２０％〜１５０％。

ドラフト比：５〜２０．溶融粘度：　１５００ｐｏｉｓ
ｅ〜５０００ｐｏｉｓｅ、引取角度３０〜９０の範囲の
製膜条件ではｍ１図に示すようにＰがかなり良く、気泡
の捲き込みの状況を示していることがわかった。

第１図にはそれぞれの製膜条件で気泡の捲き込みの発生
したものをＸ印９発生しなかったものを○印で示（−だ
。この図はカールが小さく気泡の捲き込みが発生しない
範囲は引取速度が犬きくなればなるほど、Ｐ値が大きく
なければならず、Ｐが大きくなればなる程引取速度を上
げることができることを示している。Ｐ≧２５．０　（
ａｄ／　ｓｅｅ　）になれば従来ワイヤ電極を用いては
実現の難しかった引取速度４０　ｍ７’ｍ以上を容易に
実現することができる。

ここにいうポリエステルとは、２塩基酸と２価アルコー
ルから得られるフィルム形成能を有するポリエステル又
はその共重合体をいう。勿論第３成分としてイソフタル
酸、アジピン酸、トリエチ１３− レンゲリコールなどの２塩基酸あるいは２価アルコール
等を共重合させたポリエステルでもよく。

又、安定剤２着色剤等の添加剤を配合したものでもよい
。

このようにして製造された厚み均一性の優れた低結晶性
の無延伸フィルムは特に厚み精度についての要求が厳し
いポリエステル系２軸延伸フイルムを造る場合に延伸性
２強靭性、光学的性質等までも含めて最適の素材となる
。

本発明方法を汎用的な条件でライン全体としての最良の
効果を得るためにはさらにもう一つの考慮が重要なもの
となる。即ち、押出ダイの吐出角である。従来において
は押出ダイを回転冷却体頂上点付近に設置し、吐出方向
を鉛直又は鉛直に近い角度にして押出製膜していた。こ
の方法は機械精度、厚み精度等の実現には有利であり、
そのために従来においては一般的な方法であった。押出
ダイの方向を傾げる従来技術としては２例えば特公昭５
１−３１２６７号公報があるが、この方法は単に溶融体
フィルムの振動を防止するに押出ダイな１４− 傾げることを示したものであり９本発明のように押出ダ
イリップの汚れ、即ち「目やに」を減少させる方法を述
べたものではなく、押出ダイリップ先端における吐出方
向と溶融フィルムの流れ方向との角度について述べたも
のではない。本発明方法を具体的に実施してカールの発
生しにくい条件を見出すと、引取速度が高速になるに従
ってかなり大きな引取り角を有するようになる。このよ
うな時押出ダイをそのリップ方向を鉛直又はそれに近い
方向に取付けるとダイの吐出方向とダイリップ先端にお
ける溶融フィルムの流れ方向は必然的に大きな角度を有
することになる（この関係を模式的に第４図に示す）。

このような状態で製膜操作を続けるとダイリップに「目
やに」と称される溶融樹脂およびその炭化物が付着Ｌ　
９　　フィルムには厚み斑９表面凹凸が発生し、製膜操
作を続けることが不可能になる。ダイリップの掃除を頻
繁に行うことは能率性を著しく低下させる。この問題に
ついて種々検討した結果、ダイリップにおける吐出方向
と溶融フィルムのダイリップ先端における流れ方向との
なす角が「目やに」の付着に太いに関係があり、この角
度を小さくすれば「目やに」の付着が減少することがわ
かった（この時の配置を模式的に第５図に示す）。これ
は溶融樹脂の表面張力、粘度、密度、ダイリップの鋭利
度等に関係するものと思われるが、ポリエステル樹脂を
使用し通常の鋭利度を有するダイリップを用いた場合、
そのなす角度が６０より小さければ「目やに」の付着が
著しく減少することが判明した。これは第６図（吐出方
向とダイリップ先端における溶融フィルムの流れ方向の
角度が小さい場合の形状を示す）、第７図（吐出方向と
ダイリップ先端における溶融フィルムの流れ方向の角度
が大きい場合の形状を示す）に示すようにダイリップの
吐出方向とダイリップ先端における溶融フィルムの流れ
方向の角度が６０以下であれば溶融樹脂がダイリップの
エッヂを回って付着することはないが、６０を越えると
ダイリップのエッヂを回って付着又は滞留し、炭化する
ためと考えられる。又９本発明の効果の現われる製膜引
取条件ではダイリップ先端における溶融フィルムの流れ
方向はαと近似的に同じと見なせる。

以上に示すように９本発明は静電ピニング法を用いた製
膜方法において、従来性われていなかった製膜方法その
ものの改良を行い、以て非常に容易に製膜速度の高速化
を達成した本のであり、工業的価値は大きい。

以下に実施例、比較例を示す。

実施例１ フェノールと四塩化炭素の１：１混合溶液で２０℃で測
定した相対粘度が１．４１のポリエチレンテレフタレー
トを２８０Ｃで押出製膜した。この時ダイリップを通過
する樹脂の溶融粘度は３４５０　ｐｏｉｓｅであった。

その他の製膜条件としてはエアギャップ：　５０％、ネ
ックイン３８％、引取速度：４２ｍ／ａｍ。

ドラフト比：６．７．　　フィルム厚さ：１２０μ、引
取角度：５２で製膜した。この時静電ピニング条件は電
極に直径１５０μＳＵＳ鋼線を用い、電圧ニア、Ｏｋｖ
、電流：　０．０３５ｍＡ／ｃｒｎ、電極とフィルム間
の距離：５．０％であった。この時Ｐ値２５．７　（ｃ
Ｊ／　ｓｅｅ　）１７− である。この時カールは発生せず、気泡の捲き込みは見
られなかった。

実施例２ 実施例１と同じポリエステル樹脂を２９０℃で押出製膜
した。この時ダイリップを通過する樹脂の溶融粘度は２
９３０　ｐｏｉｓｅであった。その他の製膜条件として
はエアギャップ：５０％、ネックイン：４５％、引取速
度：４５ｆｆ！／／ｄａ、ドラフト比：８．４゜フィル
ム厚さ＝１２０μ、引取角度：５０であった。

又、静電ピニング条件は実施例１と同じ電極を用い、電
圧：６．５ｋｖ、電流：　０．０３　ｍｋ／ｃｍ、電極
とフィルム間の距離：５．０■であった。この時のＰ値
は２８　（ｃｔｄ／　ｓｅｅ　）である。この時カール
は発生せず。

気泡の捲き込みは見られなかった。

実施例３ 実施例１の場合と同様処して測定した相対粘度が１．３
８のポリエチレンテレフタレートを２９０℃で押出製膜
した。この時ダイリップを通過する樹脂の溶融粘度は２
０４０　ｐｏｉｓｅであった。その他の製膜条件として
は、エアギャップ：４５％、ネックイン１８− ＝４２％、引取速度：５０ｍ／騙、ドラフト比：９．１
゜フィルム厚さ：９０μ、引取角度：５５であった。

この時静電ピニング条件は実施例１と同じ電極を用い、
電圧ニア、２ｋｖ、電流：　０．（１４０ｍＡ／ｃｍ　
、電極とフィルムの間隔＝５．０％であった。この時Ｐ
値は３１．１である。この時カールは発生せず気泡の捲
き込みは見られなかった。

実施例４ 実施例３と同じポリエステル樹脂を実施例３と同条件で
押出製膜した。製膜条件としてはエアギャップ：４５％
、ネックイン：４２〜．引取速度：６０　ｍ／”　、　
　ドラフト比：１０．９．　　フィルム厚さ＝７５μ、
引取角度：５５であった。この時の静電ピニング条件は
実施例１と同じ電極を用い、電圧ニア、０ｋｖ、電流：
　０．０４６ｍＡ／ｃｒｎ、　　電極とフィルムの間隔
：４０％であった。この時Ｐ値は２８．４　（ｔｉ／　
ｓｅｃ　）である。

この時カールは発生せず気泡の捲き込みは見られなかっ
た〇 比較例１ 実施例１に対応するものとして、実施例１と同じ樹脂、
同温度で押出製膜した。製膜条件は引取速度４２ｍ／”
、　　ドラフト比：６．７．フィルム厚さ：１２０μ、
引取角度３０であり、エアギャップを５０％とした時ネ
ックインは４２％であった。この時のＰ値は１７．５　
（ｃａ／　ｓｅｅ　）である。この時カールが発生し、
フィルム中央部に対し端部は３％程度電極に近づいた状
態になった。種々のピニング条件で製膜したが、気泡捲
き込みのないフィルムは得られなかった。

比較例２ 実施例２に対応するものとして、実施例２と同樹脂を同
温度で押出製膜した。製膜条件は引取速度４５ｍ／ｍ、
　　ドラフト比：８．４．　　フィルム厚さ１２０μ、
引取角度４０であり、エアギャップを５０％としだ時ネ
ックインは４６％であった。この時のＰ値は２４．０　
（ｃｒｌ／　ｓｅｃ　）である。この時カールが発生し
、フィルム中央部に対し端部は２％程度電極に近づいた
状態になった。種々のピニング条件で製膜したが、気泡
捲き込みのないフィルムは得られなかった。

比較例３ 実施例３に対応するものとして、実施例３と同樹脂を同
温度で押出製膜した。製膜条件は引取速度：　５０ｍ／
ｍ、　　ドラフト比：９．１．　　フィルム厚さ：９０
μ、引取角度３５であり、エアギャップ４５％とした時
ネックインは４４％であった。この時Ｐ値は２２．０　
（ｃｔｌ／　ｓｅｅ　）である。この時カールが発生し
、フィルム中央部に対し端部は２％程度電極に近づいた
状態になった。気泡捲き込みのないピニング条件を求め
たが９発見できなかった。

実施例５ 押出ダイの吐出方向とダイリップ先端における溶融樹脂
の流れ方向の角度を４０とし、実施例１と同じ樹脂を２
９０℃でドラフト比６．７．引取速度４　Ｑ　ｍ／ｍで
押出製膜し１２０μのフィルムを得た。

この時リップ掃除１回当りの製膜可能時間は１８０時間
程度であった。

実施例６ 押出ダイの吐出方向とダイリップ先端における２１− 溶融樹脂の流れ方向の角度を５５一度とする以外は実施
例５と同じ条件で押出製膜した。この時リップ掃除１回
当りの製膜可能時間は１６０時間程度であった。

比較例４ 実施例５，６に対応するものとして押出ダイ吐出方向と
ダイリップ先端における溶融樹脂の流れ方向の角度を６
５とする以外実施例５と同条件で押出製膜した。この時
リップ掃除１回当りの製膜可能時間は４０時間程度であ
った。

実施例７ ・実施例３と同じ樹脂を実施例５と同条件で押出製膜し
た。結果リップ掃除１回当りの製膜可能時間は１８０時
間程度であった。

実施例８ 実施例７と同じ樹脂を実施例６と同条件で押出製膜した
。その結果リップ掃除１回当りの製膜可能時間は１６０
時間程度であった。

比較例５ 実施例７．８に対応するものとして、押出ダイ２２− 吐出方向とダイリップ先端における溶融樹脂の流れ方向
の角度を６５とする以外は実施例７と同条件で押出製膜
した。結果リップ掃除１回当りの製膜可能時間は３２時
間程度であった。

【図面の簡単な説明】 第１図はＰ値、引取速度に対する静電ピニング可否の図
である。第２図は製膜時の正面図であり。 第３図はその側面図である。第４図は通常のＴダイ配置
において、引取り角を大きくして引取った場合の図であ
り、第５図は押出ダイリップ先端における溶融樹脂の吐
出方向と引取方向の角度を小さくするため押出ダイを傾
斜させた図である。第６図は第５図の押出ダイリップの
部分を拡大したものであり、第７図は第４図の押出ダイ
リップの部分を拡大したものである。 図中に示す番号１文字は次の通りである。 】・・・ダイ、２・・・回転冷却体、３・・・フィルム
、４・・・フィルム端部、５．６・・・ダイリップ。７
・・・溶融樹脂だ１つ。 特許出願人　　ユニチカ株式会社 ２３− 第１　図 引取：ｒＬｌ　（’％；−〕 才４図 一才す酬 オフ囚

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶融したポリエステル樹脂を押出ダイから回転冷却
   面上にフィルム状に押出し、フィルムと回転冷却面との
   接点近傍に電極を配置し、フィルム面上に静電荷を析出
   させて、接地された回転冷却面との間に作用する静電気
   的引力により回転冷却面に密着、急冷させて製膜する工
   程において、溶融フィルムの密度ρ（＃／ｆｆ１）、押
   出ダイリップから回転冷却面上に最初に溶融フィルムが
   接する点までの溶融フィルムに沿って計った長さで与え
   られるエアギャップＳ　（ｃｒｎ）　、押出ダイから押
   出された溶融フィルムが回転冷却面に最初に接するまで
   にそれぞれの端縁部で縮少する横断方向の量（ダイリッ
   プ巾と接点におけるフィルム巾の差の１／２）で示され
   るネックインδ（ｍ）、押出ダイ出口における横断方向
   の平均的吐出速度で９回転冷却面速度を除した値で与え
   られるドラフト死人（−）、押出ダイリップを通過する
   樹脂の温度、剪断速度に対応する溶融粘度μ（ｇ・ｓｅ
   ｅ／ｉ）　−押出ダイと回転冷却面に最初に接する位置
   の間に存在する溶融フィルムの流れ方向および横断方向
   の中間点における流れ方向に対する接線の鉛直方向との
   なす角α（度）によって次式で示されるパラメータＰを
   ２５．０　（ａ／Ｉ／ｓｅｅ　）以上にすることを特徴
   とするポリエステル樹脂フィルムの製造方法。 ２、押出ダイリップの吐出方向と鉛直方向とのなす角を
   θ（度）とする時 １α−０１≦６０ とすることを特徴とする特許請求範囲第１項記載のポリ
   エステル樹脂フィルムの製造方法。