(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなる連続する未延伸シートを、前記未延伸シートが連続する方向に走行させながら延伸して縦延伸フィルムとする、縦延伸装置であって、
前記未延伸シートが走行する方向の上流から下流に沿って、低速ロール群と、加熱延伸部と、高速ロール群とを備え、
前記低速ロール群は、前記未延伸シートを、複数の低速ロールに接触通過させて軟化温度付近まで予備加熱する機能を有し、
前記低速ロール群の最上流の低速ロールの更に上流側に、
前記未延伸シートを、前記低速ロール群と最初に接触する面よりその反対面の温度が高くなるよう、非接触で加熱する非接触予熱部を更に備えたことを特徴とする縦延伸装置。
【請求項２】
請求項１に記載の縦延伸装置であって、
前記非接触予熱部が、前記未延伸シートが前記低速ロール群と最初に接触する面とは反対側のみに熱源を配置していることを特徴とする縦延伸装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の縦延伸装置であって、
前記非接触予熱部が赤外線加熱器からなることを特徴とする縦延伸装置。
【請求項４】
請求項３に記載の縦延伸装置であって、
前記赤外線加熱器から照射される赤外線の主波長が０．８〜１．６μｍの範囲内にあることを特徴とする縦延伸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性フィルムの製造方法に関し、詳しくはシート状の熱可塑性樹脂を縦延伸して縦延伸フィルムとする縦延伸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
芳香族ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド等の熱可塑性樹脂からなるフィルムは、直交する２方向に延伸する二軸延伸フィルムとすることで、機械的強度等に優れた特性を有することから、種々の用途に用いられている。
【０００３】
熱可塑性樹脂からなる二軸延伸フィルムの製造工程の一例を図４に示す。図４において、熱可塑性樹脂は、チップの形態でホッパー１０から溶融押出装置２０に供給され、溶融押出装置２０で加熱溶融されスリット状ダイ３０から連続して押し出されてキャスティングロール４０上に密着させられた後に冷却され未延伸シート２となる。この連続する未延伸シート２は、縦延伸装置１０１で連続方向に延伸され縦延伸フィルム３となり、縦延伸フィルム３は横延伸装置１０２で幅方向に延伸されて二軸延伸フィルム４となって、巻取装置で芯材に巻き取られる。
【０００４】
この中で、縦延伸装置１０１は、特許文献１に記載されているように、低速ロール群、高速ロール群および両ロール群の間の加熱延伸部によって構成されるのが一般的であり、その一例を図５に示す。図５において、縦延伸装置１０１は、加熱延伸部６で未延伸シート２を（その材質である熱可塑性樹脂の）軟化点温度以上に加熱するとともに、低速ロール群５と高速ロール群７との間で周速差をもたせ、未延伸シート２を周速差分だけ延伸して縦延伸フィルム３とする機能を有している。ここで、加熱延伸部６のみで未延伸シート２を軟化点温度以上に加熱しようとすると、加熱ムラ等が生じることから、通常は、低速ロール群５が未延伸シート２を軟化点温度近くまで加熱する予熱機能を有している。予備加熱に際しては未延伸シート２の両面を均等に加熱することが望ましいことから、低速ロール群５は、比較的小さめのロール５Ｒ（５Ｒ１〜５Ｒ４）、で交互に未延伸シート２の両面を加熱する構成となっている。
【０００５】
なお、前述のとおり、縦延伸装置１０１により未延伸シート２が２〜４倍に延伸されることから、縦延伸フィルム３の厚みは未延伸シート２の１／２〜１／４になる。同様に、横延伸装置１０２により縦延伸フィルム３が２〜４倍に延伸されることから、二軸延伸フィルム４の厚みは縦延伸フィルム３の１／２〜１／４になる。したがって、二軸延伸フィルム４の厚みは、概ね未延伸シート２の１／１０程度になる。すなわち、縦延伸装置１０１の延伸対象となる未延伸シート２の厚みは、二軸延伸フィルム４としての所望厚みに対して約１０倍となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２８２２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
二軸延伸フィルムの用途として従来は磁気テープ等の記録媒体のベースフィルムが主で厚みも数十μｍ以下が大半であったが、昨今では光学用途、工業用途等で、厚みが１００μｍを超えるものの割合が増しており、用途によっては３００μｍを超えるものの需要も生じている。このため、縦延伸装置の延伸対象である未延伸シートにおいても厚みを増す必要が生じている。
【０００８】
ところが、比較的柔軟性を有する熱可塑性樹脂からなる未延伸シートであっても、その厚みが増すと屈曲し難くなる。この結果、図５に示すように、未延伸シート２が低速ロール群の最初の低速ロール５Ｒ１に巻付く際に、未延伸シート２と低速ロール５Ｒ１表面が密着しないという密着不良現象（図６の２ｄ１、２ｄ２）が生じる可能性が高まる。このような密着不良現象が起きると、予備加熱ムラが生じたり、未延伸シートと低速ロールの間でスベリにより未延伸シート表面にキズが生じ、最終的には二軸延伸フィルムの品質に悪影響を及ぼす。
【０００９】
未延伸シートの厚みが厚くなることに対応して、低速ロール群のロール径を大きく出来れば屈曲し難くてもロールに密着し易くなるが、前述のとおり未延伸シートの両面を均等に加熱するという観点では不利であり、特に未延伸シートの厚みが大なほど不適である。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、熱可塑性樹脂からなる未延伸シートの厚みが厚くとも、未延伸シートを縦延伸装置内の低速ロールに密着させて搬送されることを可能とし、延伸後のフィルム品質の維持に有効な縦延伸装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
熱可塑性樹脂からなる連続する未延伸シートを、前記未延伸シートが連続する方向に走行させながら延伸して縦延伸フィルムとする、縦延伸装置であって、
前記未延伸シートが走行する方向の上流から下流に沿って、低速ロール群と、加熱延伸部と、高速ロール群とを備え、
前記低速ロール群は、前記未延伸シートを、複数の低速ロールに接触通過させて軟化温度付近まで予備加熱する機能を有し、
前記低速ロール群の最上流の低速ロールの更に上流側に、
前記未延伸シートを、前記低速ロール群と最初に接触する面よりその反対面の温度が高くなるよう、非接触で加熱する非接触予熱部を更に備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の縦延伸装置であって、
前記非接触予熱部が、前記未延伸シートが前記低速ロール群と最初に接触する面とは反対側のみに熱源を配置していることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の縦延伸装置であって、
前記非接触予熱部が赤外線加熱器からなることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の縦延伸装置であって、
前記赤外線加熱器から照射される赤外線の主波長が０．８〜１．６μｍの範囲内にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の縦延伸装置により、熱可塑性樹脂からなる未延伸シートの厚みが厚くとも、未延伸シートを縦延伸装置内の低速ロールに密着させて搬送されることを可能とし、延伸後のフィルム品質の維持に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を有する縦延伸装置の一実施形態について説明する図である。
【図２】本発明を有する縦延伸装置の一実施形態における非接触予熱部を説明する図である。
【図３】本発明を有する縦延伸装置の一実施形態における非接触予熱部の構成例を説明する図である。
【図４】熱可塑性樹脂からなる二軸延伸フィルムの製造工程を説明する図である。
【図５】従来の縦延伸装置について説明する図である。
【図６】従来の縦延伸装置で厚い未延伸シートを扱う際の問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を説明するための縦延伸装置１を説明する図であり、図の左側から供給された連続する未延伸シート２を、連続する方向に走行させながら、縦延伸して縦延伸フィルム３として右側にある次工程（一般的には横延伸工程）に供給するものである。未延伸シート２は幅が０．５〜２．０ｍ、厚みが１〜５ｍｍ程度であり、素材としては種々の熱可塑性樹脂を用いることが可能であるが、一般的にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）のような芳香族ポリエステルが使用されている。また、熱硬化性樹脂に無機微粒子または有機微粒子が分散されていても良い。
【００１８】
縦延伸装置１は、低速ロール群５、加熱延伸部６、高速ロール群７、および非接触予熱部８を基本構成要素としている。
【００１９】
低速ロール群５は複数の低速ロール５Ｒ（５Ｒ１〜５Ｒ４を個々に識別しない場合の記号）からなり、未延伸シート２が両面を交互に低速ロール５Ｒ表面に密着するように配置されている。図１において、低速ロール群５は４本の低速ロール５Ｒによって構成されているが、低速ロール５Ｒは４本に限定されるものではなく更に多くても良い。低速ロール５Ｒは直径が２００〜４００ｍｍの金属製のロールであり、ハードクロムめっき処理やタングステンカーバイト溶射、フッ素樹脂被覆、セラミック被覆等の表面処理が施されていても良い。また、各低速ロール５Ｒは加熱手段およびロール表面温度を測定する温度測定手段を備えており、ロール表面温度が所定の値に加熱して維持する温度制御機能も有している。ここで、加熱手段としては、温水、加圧温水、加熱オイル等の熱媒の循環、誘導加熱、ロール内蔵カートリッジヒータなどが用いられる。各低速ロール５Ｒの温度制御に際しては、全て同じ設定温度とするよりも、上流側から下流側（加熱延伸部６側）に向けて、徐々に設定温度を上げることが望ましい。具体的な温度は熱可塑性樹脂の種類によっても異なるが、ＰＥＴ樹脂の場合では、低速ロール群５の最も上流側の低速ロール５Ｒ１で６０〜８０℃、最も下流側（加熱延伸部６の直前、図１では５Ｒ４）で１００〜１２０℃程度である。
【００２０】
低速ロール群５の各低速ロール５Ｒは、未延伸シート２を所定の速度で搬送するように所定の周速度で回転するため、全ての低速ロール５Ｒが所定の回転数で駆動される駆動ロールであることが望ましいが、一部の低速ロールのみを駆動ロールとして他をフリーロールとしても良い。
【００２１】
加熱延伸部６は、未延伸シート２を、その材質である熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度まで加熱するための加熱機能を備えている。未延伸シート２は、低速ロール群５と高速ロール群７との周速差によって、縦方向すなわち走行方向に延伸されて縦延伸フィルム３になるため、加熱延伸部６において走行速度に変化が生じる。このため、加熱機能が未延伸シート２（または縦延伸フィルム３）に接触して加熱するものであると、未延伸シート２（または縦延伸フィルム３）の表面に摩擦によってスリキズを生じる懸念がある。このため、加熱機能としては非接触方式のものが望ましく、赤外線加熱器が一般的に用いられる。
【００２２】
高速ロール群７は、複数の高速ロール７Ｒ（７Ｒ１、７Ｒ２を個々に識別しない場合の記号）からなり、縦延伸フィルム２の両面が交互に高速ロール表面に密着するように配置されている。図１において、低速ロール群は２本の高速ロール７Ｒによって構成されているが、高速ロール７Ｒは２本に限定されるものではない。高速ロール７Ｒは、低速ロールと同様に直径が２００〜４００ｍｍの金属ロールであり、ロール表面に樹脂被覆、セラミック被覆、クロムメッキ等の表面処理が成されていても良い。また、高速ロール７Ｒは加熱延伸部６による加熱により高温になっている縦延伸フィルム３をガラス転移点以下に降温するための冷却手段を備えている。ここで、冷却手段として、一般的に冷却水循環が用いられる。
【００２３】
非接触予熱部８は、図１に示すように低速ロール群５の上流側に、図２に示す様に未延伸シート２の全幅にわたり配置され、未延伸シート２を加熱して軟化する加熱手段を有している。非接触予熱部８の加熱手段としては、数ｍｍの厚みを有する未延伸シート２を軟化させるために、未延伸シート２の内部まで加熱出来るものが望ましく、赤外線加熱器やマイクロ波加熱器が好適である。赤外線加熱器の場合の波長は、熱可塑性樹脂に吸収されやすい０．８〜１．６μｍに最大強度があることが望ましく、１．１〜１．５μｍの範囲内にあることが更に望ましい。
【００２４】
また、未延伸シート２が低速ロール群５の最初の低速ロール５Ｒ１に接触する際に、ロールに接触する面よりロールと接触しない面の温度が高い方が、未延伸シート２両面の間の熱膨張差により、ロール面に沿って曲がり易くなる。このため、低速ロール群５の最初の低速ロール５Ｒ１と接触する面と反対側（図１における未延伸シート２の上側）に熱源８１を配置することが好ましい（図３（ａ））。ただし、未延伸シート２の厚みが大の場合には、未延伸シート２を挟んだ反対側に熱源８１より加熱能力の低い熱源８２を配置しても良く（図３（ｂ））、熱源８２の代わりに熱線反射用のミラー８ｒを配置しても良い（図３（ｃ））。ミラー８ｒとしては、熱線を有効に反射して、熱歪みによる変形を生じ難いものが望ましく、ステンレスの磨き板等が利用出来る。
【００２５】
以上の構成により、熱可塑性樹脂からなる未延伸シート２の厚みが大であっても、低速ロール群５の最初の低速ロール５Ｒ１に全幅にわたり密着し、その後の低速ロール５Ｒにも密着して加熱されることから、未延伸シート２を加熱ムラなく両面を予備加熱した状態で縦延伸することが出来る。
【００２６】
なお、本発明は二軸延伸フィルムの生産に適したものであるが、縦延伸のみを行って縦延伸フィルムの生産においても有効である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
熱可塑性樹脂からなる延伸フィルムの生産に利用可能であり、特に厚いフィルムを高品質で生産する際に好適である。
【符号の説明】
【００２８】
１          縦延伸装置
２          未延伸シート
３          縦延伸フィルム
４          二軸延伸フィルム
５          低速ロール群
５Ｒ        低速ロール
５Ｒ１      最初の低速ロール
６          加熱延伸部
７          高速ロール群
７Ｒ        高速ロール
８          非接触予熱部
８１          熱源
８２          熱源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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