JPS60228122A - ポリエチレン極薄フイルムの製造方法 - Google Patents

ポリエチレン極薄フイルムの製造方法

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JPS60228122A
JPS60228122A JP59083873A JP8387384A JPS60228122A JP S60228122 A JPS60228122 A JP S60228122A JP 59083873 A JP59083873 A JP 59083873A JP 8387384 A JP8387384 A JP 8387384A JP S60228122 A JPS60228122 A JP S60228122A
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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、引張弾性率および破断強度に優れる透明な超
高分子量ポリエチレン極薄フィルムおよびその製造方法
に関するものである。
ポリエチレンの一般的特徴は、耐薬品性、電気絶縁性、
成形性が優れ、低温でももろくならないなどであシ、こ
nから得られるフィルムは、各種包装材料や電気絶縁材
料などとして広く用いられている。そのうち、電気絶縁
材料、(例えばコンデンサー灸は、最近、電子機器の小
型、軽量化に伴ないこれに用いるフィルムもより薄く強
度のあるものが要求されている。しかし、分子量が50
万未満の通常の分子量を有するポリエチレンフィルムの
薄膜化では10pm程度が限度で、それ以下の薄膜化で
はポリエチレンフィルムの延伸時の張力にフィルムが耐
えきれず破断するという欠点があった。また、極薄フィ
ルムの高強度、高弾性が期待される超高分子量のポリエ
チレンは、分子鎖のからみ合いが通常の分子量のポリエ
チレンに比べて著しくフィルムへの延伸加工性が不良で
あった。この加工性を改良するものとして、例えば、超
高分子量ポリエチレンをパラフィン油に溶解し、この溶
液からゲル状フィルム全成形し、この溶剤を含むゲルt
たはゲル全揮発性溶剤で抽出した後、加熱延する方法(
特開昭58−5228号公報)が知られている。
しかしながら4超高分子量ポリエチレンのゲル状フィル
ムは、非揮発性溶媒で高度に膨潤された連続の多孔性糊
状組織を有するために、そのま′t2方向に延伸すると
網目が拡大し破断するため高倍率で延伸することが難か
しく、罹薄膜化は十分ではない。また、溶候會含む超高
分子量ポリエチレンのゲル状フィルムを揮発性溶剤で置
換し乾燥すると該ゲル状フィルム中の多孔性細状組織は
、自己支持できず収縮緻密化するが、該ゲル状フィルム
中の溶剤の均一な蒸発は難かしく乾燥フィルムはたわみ
を生じ、また収縮緻密化により極薄フィルムの製造にお
ける高倍率の延伸ができないという欠点があった。
本発明は、超高分子量ポリエチレンの極薄延伸フィルム
の製造における上記のような欠点を改良することKよっ
て、高弾性および高強度で透明な超高分子量ポリエチレ
ン極薄フィルム全得ることを目的としてなさnたもので
ある。
すなわち、本発明は、(1)重量平均分子量が5×10
5以上のポリエチレンからなシ、厚さが3μm以下、特
に1μm以下、引張弾性率が2000に57/(7)8
以上、特に4000に9/閏2以上、破断強度が50O
kg/cm2以上、特に1000に9/cm”以上、ヘ
イズが10%以下、特に5係以下であるポリエチレン極
薄フィルム、および(2)重量平均分子量が5X10’
以上のポリエチレンを溶媒中で加熱溶解した溶液からゲ
ル状シートを成形し、該ゲル状シート中の溶媒量を10
〜80重量%に脱溶媒処理し、次いで加熱延伸した後に
残留溶媒を除去し、得られた延伸成形物を、該ポリエチ
レンの融点以下の温度で加圧処理することからなる厚さ
が3 pm以下、引張弾性率が2000に9/1yn2
以上、破断強度が500 kg/Crn”以上、ヘイズ
が10%以下であるポリエチレン極薄フィルムの製造方
法である。
次に、本発明のポリエチレン極薄フィルムの製造方法に
ついて説明する。
本発明において用いられるポリエチレンは、超高分子量
の結晶性ポリエチレンであって、エチレンの単独重合体
またはエチレンと10モル係以下のα−オレフィンとの
共重合体であってもよいが、重量平均分子量が5×10
5以上であることが必要で、特にlX10’以上のもの
が好ましい。重量平均分子量が5XID5未満のポリエ
チレンでは、本発明の方法においても高弾性で高強度の
極薄フィルムが得られない。
本発明において原料となるポリエチレン溶液は、上記の
重量平均分子115X10’以上のポリエチレンを溶媒
中で加熱溶解して調製する。この溶媒としては、該ポリ
エチレンを十分に溶解できるものであれば特に限定され
ない。例えば、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン
、デカリン、パラフィン油々どの脂肪族また拡環式の炭
化水素あるい祉沸点がこれらに対応する鉱油槽分などが
あげられるが、含有溶媒量が安定なゲル状シートを得る
ためにはパラフィン油のような不揮発性の溶媒が好まし
い。加熱溶解は、り異なるが一般には140〜250℃
の範囲である。また、ポリエチレン溶液の濃度は1〜1
0重量%が好ましい。なお、力0熱溶解にあたってはポ
リエチレンの酸化劣化を防止するために酸化防止剤を添
加することが好ましい。
次に、このポリエチレン趣熱溶液を適宜選択されたダイ
スからシート状に押出し、あるいは支持体上に流延し、
水浴、窒狙浴、溶剤などでゲル化温度以下、好ましく1
5〜25℃の潟度に少くとも50℃/分の速度で冷却し
てゲル状化する。ゲル状シートの厚さは通常[11〜5
m程度に成形される。このゲル状シートは、ポリエチレ
ン溶解時の溶媒で膨潤されたもので脱溶媒処理が必要で
ある。
脱溶媒処理は、ゲル状シートを易揮発性溶剤に浸漬し抽
出して乾燥する方法、圧縮する方法、加熱する方法また
はこれらの組合せによる方法などがあげられるが、ゲル
状シートの構造を著しく変化させることなく溶媒金除去
できる易揮発性溶剤による抽出除去が好ましい。この易
揮発性溶剤としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、
などの炭化水素、塩化メチレン、四塩化炭素などの塩素
化炭化水素、三フッ化エタンなどのフッ化炭化水素、ジ
エチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル類、その他
メタノール、エタノール、ズロバノールナトのアルコー
ル類などがあげられる。これらの溶剤はポリエチレンの
溶解に用いた溶媒により適宜選択し、単独もしくは混合
して用いられる@ また、ゲル状シート中の脱溶媒量は、ゲル状シート中の
溶媒量を10〜80重量%、好ましくは40〜80重量
%にすることが必要である。
ゲル状シート中の溶媒量が10重量%未満ではゲル状シ
ート中の網状組織の緻密化が進み過ぎて高倍率の延伸が
できず極薄で高弾性、高強度のフィルムが得らnない。
一方、溶媒量が80重量%を越えるとゲル状シートは高
度に膨潤さnるために延伸において破断が起きやすく得
られる極薄フィルムの強度が小さく好ましくない。
なお、ゲル状シート中の溶媒量線、ゲル状シートに対す
る易揮発性抽出溶剤の接触量や圧縮時の圧力などによっ
て調節することができる。
また、ゲル状シートの易揮発性溶剤による脱溶媒処理で
は、ゲル状シート中に置換された易揮発性溶剤の蒸発に
伴ないゲル状シートが5軸方向への収縮やたわみを生ず
るために、これを防止し、均一で高倍率の延伸を可能と
する平滑で二軸(縦、横)方向に収縮の小さい原反を得
るため、ゲル状シート金厚さ方向に選択的に収縮するこ
とが好ましい。その収縮率は、厚さ方向に50%以上、
好ましくは70%以上で、また2軸方向には20係以下
であることが好ましい。ゲル状シートの厚さ方向への選
択的な収縮は、例えばゲル化シート’1平滑な支持体へ
密着、2軸方向からの把持あるいは多孔質板で挟むなど
の状態で易揮発性抽剤金蒸発させる方法があげられる。
延伸は、脱溶媒処理されたゲル状シートの原反全加熱し
、通常のテンター法、ロール法、圧延法もしくはこれら
の方法の組合せによって所定の倍率で2軸延伸する。2
軸延伸は、同時または逐次のどちらであってもよい。
加熱温度は、原反のポリエチレン結晶融点までの範囲が
好ましい。具体的には90〜140℃の範囲で、さらに
は110〜130℃の範囲が好ましい。加熱温度が結晶
分散温度未満では、樹脂の軟化が不十分で延伸において
破膜し易く高倍率の延伸ができない。−万結晶融点を越
える場合社、樹脂の過度の溶融によシ延伸ができない。
また、延伸倍率は、原反の厚さによって異なるが、1軸
方向で少くとも2倍以上、好ましくは5倍以上、面倍率
で10倍以上、好ましくは25倍以上である。面倍率が
10倍未満では高弾性、高強度のフィルムが得られない
ために好ましくない。
延伸成形物は、前記の易揮発性溶剤に浸漬して残留する
溶媒を抽出除去した後溶剤を蒸発して乾燥する。溶媒の
抽出は、延伸成形物中の溶媒を1重量係未満に迄除去す
ることが必要である。
さらに、残留溶媒を除去した延伸成形物は、空孔を有し
不透明であるために、該延伸成形物を構成するポリエチ
レンの融点以下で加圧処理を行うことが必要である。具
体的な加圧処理としては、温度80〜140℃の範囲で
、ブレスまたはロール圧延する方法があけられる。加圧
処理は、温度が融点會越えると延伸成形物に熱収縮が発
生し、一方80℃に満たない低温では延伸成形物の空孔
を無くすることができず、透明で高弾性および高強度の
極薄フィルムが得らrない。
本発明は、以上のように構成したもので、得られるポリ
エチレン極薄フィルムは、厚さが3pm以下、引張弾性
率が2000 kg/cm2以上、破断強度が500k
17/σ2以上、ヘイズ10チ以下の実質的に9孔を有
しなりものであり、従来の方法では得ることのできなか
った極薄、高弾性および高強度で透明性のものである。
本発明のポリエチレン極薄フィルムは、その極薄、高弾
性および高強度によシ各種の用途、例えば包装、電憚絶
縁材料、特にフィルムコンデンサー用などに有用である
。
以下に、本発明の実施例金示す。なお、実施例における
試験方法は次の通りである。
(1)フィルムの厚さ:フィルム断面全走査型電子顕微
鏡により測足。
(2)引張弾性率: ASTM D882準拠。
〔3)破断強度: AEITM D8B2準拠。
(4)破断伸度: ASTM D882準拠。
(5)ヘイズ;J工S K6714準拠。
実施例1 重量平均分子量(MY) 2X10’のポリエチレン4
.0重量%を含む流動パラフィン(64cet/40℃
)混合液100重量部に46−ジーt−プチルーP−ク
レゾールα125重量部とテトラキス〔メチレン−3−
(へ5−ジーt−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−
70ビオネート〕メタン(125重量部との酸化防止剤
を加えて混合し友。この混合液全攪拌機付のオートクレ
ーブに充填し、200℃迄加熱して90分間情押して均
一な溶液金得た。
この溶液を加熱し友金型に充填し、15℃迄急冷して厚
さ2waaのゲル状シートヲ成形した。
このゲル状シートを塩化メチレン1,000mt中に6
0分間浸漬した後、平滑板にはり付けた状態で塩化メチ
レンを蒸発乾燥し、流動パラフィン量が2a3重量悌、
厚さ方向への収縮率が94.5%の原反シートを得た。
得られた原反シートを9 X 9 cmに切断し、2軸
延伸機にセットし、温度13(Ic、速度30cm7分
、倍率5×5の条件で同時2軸延伸を行った。得られ穴
延伸膜を塩化メチレンで洗浄して残留する流動パライン
を抽出除去し念後に乾燥して厚さ5.6μmの延伸成形
物を得た。
得られた延伸成形物を120℃、200に9/crn2
G、1[1分間の条件でプレスした。得られたポリエチ
レン極薄フィルムの特性を表−1に示した。
実施例2〜6 実施例1において成形したゲル状シートを表−1に示す
各条件で成形した以外は実施例1と同様にしてフィルム
を得た。この特性を表−1に併記した。
実施例7 実施例1において、ゲル状シートの厚さを1−とし、表
−1に示す条件で成形した以外社実施例1と同様にして
フィルム會得た。この特性を表−1に併記した。
実施例8.9 実施例1において成形したゲル状シートをロール圧延し
て流動パラフィン全部分除去した後、塩化メチレンに浸
漬して脱溶媒処理を行い、表−1の条件で成形した以外
は実施例1と同様にしてフィルム全得た。この特性を表
−1に併記した。
実施例10 実施例1において、ポリエチレン溶液の濃度を2.0重
量%とし、表−1の条件で成形した以外は実施例1と同
様にしてフィルムを得た。この特性全表−1に併記した
。
実施例11 実施例1において成形したゲル状シートを表−1に示す
条件で逐時2軸延伸した以外は実施例1と同様にしてフ
ィルムを得た。この特性を表−1に併記した。
比較例1.2 実施例1において成形したゲル状シート中の流動パラフ
ィン量を、それぞれ&1重tチおよび87.0重量%と
し、表−1の条件で成形した以外は実施例1と同様にし
てフィルムを得た。
その特性を表−1に併記した。
比較例3 実施例1において用いた超高分子量ポリエチレンに代り
、通常分子i(Mw1五5×104)のポリエチレンの
濃度16重量%流動パラフィン溶液を用いて実施例1と
同様にゲル状シート’l成形し、表−1に示す条件で成
形を行ったが、高倍率の延伸では破膜するため他藩フィ
ルムを得ることができなかった。
比較例4 実施例7において、残留流動パラフィンを除去した延伸
成形物を150℃で加圧処理を行ったところ収縮が発生
して他藩フィルムを得ることができなかった。
手続補正書 昭和59年12月 74日 特許庁長官 志賀 学 殿 1 事件の表示 昭和59 年1,1許願第83873号2、発明の名称 ポリエチレン極薄フィルムおよびその製造方法3、補正
をする名 事件との関係 特許出願人 1−iHp“ 東京都羊棧662ツ′植−丁目1番1号
4、代理人 イ1 所 東京都港区虎ノ門−下目16番2号l補正の
対象 (1) 明細書の「発明の詳細な説明」の欄a補正の内
容 (1) 明細書第2頁第8行目の「極薄」會「極薄」と
訂正する。
(2) 同第3頁第10行目の「ゲルを揮発性溶剤で抽
出した後、」t「溶剤を揮発性溶剤で抽出し次乾燥ゲル
を」と訂正する。
(3)同第3頁第16〜17行目の「網目か拡大し破断
するため」を[高配向の延伸ができず網目が拡大し破断
し易く」と訂正する。
(4) 同第4頁第12〜15行目の「厚さが3μm以
下%特に1μm以下」ヲ「厚さがα05〜3μm1特に
α1〜1μm」と訂正する。
(5) 同第5頁第4行目の「厚さが3μm以下」を「
厚さが105〜3μm」と訂正する。
(6) 同第5頁第14行目のr5X10’以上」t「
5×106〜15X10・」と訂正する。
(7)同第5頁第15行目の「1×106以上」k「1
×106〜10 X 10・」と訂正する。
(8)同第8頁第1行目の「ゲル状シート中」を「ゲル
状シートから」と訂正する。
(9) 同第8頁第9行目の「延伸において」會「高配
回の延伸ができず」と訂正する。
C1Cl 同第9頁第14行目の「ポリエチレン」の次
に「結晶分散温度から」を挿入する。
αη 同第11頁第5〜6行目の「厚さが3μm以下」
を「厚さがα05〜3μm」と訂正する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量平均分子量が5X10’以上のポリエチレン
    からなり、厚さが3μm以下、引張弾性率が2000 
    kg7cm”以上、破断強度が500kl?/−2以上
    、ヘイズが10%以下であるポリエチレン極薄フィルム
    。
  2. (2)厚さが1 pm以下、引張弾性率が4000kl
    ?/α2以上、破断強度が1000 kg/cm”以上
    、ヘイズが5%以下である特許請求の範囲第1項記載の
    極薄フィルム。
  3. (3)重量平均分子量が5 X 105以上のポリエチ
    レンを溶媒中で加熱溶解した溶液からゲル状シートヲ成
    形し、該ゲル状シート中の溶媒量を10〜80重量係に
    脱溶媒処理し、次いで加熱延伸した後に残留溶媒を除去
    し、得られた延伸成形物を、該ポリエチレンの融点以下
    の温度で加圧処理することからなる厚さが3μm以下、
    引張弾性率が2000騙/cm2以上、破断強度が50
    0 kg/1yn2以上、ヘイズが10チ以下であるポ
    リエチレン極薄フィルムの製造方法。
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