JP2002028972A - フィルムロールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚みプロファイル測定値から巻形状を予測し
て制御することによって、巻き形状の良いフィルムロー
ルを得る。 【解決手段】 ロール状に巻き取られる延伸フィルムか
らなるフィルムロールの幅方向の厚み分布を測定し、こ
の積算データから巻形状を予測し、該巻形状の予測値に
よって厚みプロファイル調整のフィードバック量を最適
化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は製膜工程でのフィル
ムの制御におけるフィードバック量を最適化することに
よって、良好な巻き姿のフィルムロールを得ることので
きるフィルムの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピ
レンなどの熱可塑性樹脂から成るフィルムの製造工程に
おいて、フィルムの幅方向の厚さを所定のプロフィール
たとえば全幅均一厚さに制御することが要求される。こ
のフィルムの厚さ調整は、溶融したポリマーを押出成形
するための広幅ダイの全幅に渡って配置された厚さ調整
手段群により行われる。

【０００３】該厚さ調整手段群は、広幅のダイ温度を制
御するためのヒーター群、溶融ポリマーの吐出間隙を調
整するためのギャップ調整具群などの要素を含んで構成
される。また、これらのヒーター、ギャップ調整具など
を含む厚さ調整手段は、広幅ダイの全幅に渡って一定の
区画毎にそれぞれ配置されている。したがって、フィル
ムの厚さ調整は、下流側の各測定点で測定した製品フィ
ルム（通常は二軸延伸後のフィルム）の各厚さに基づい
て、前記の厚さ調整手段群をそれぞれ制御し、広幅のダ
イの全幅に渡ってそれぞれのポリマー吐出量を調整し
て、所望のフィルム厚さに制御する多点厚さ制御手段に
よるのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の多点厚さ制御手
段によるフィルム厚さのプロフィールを制御する方法
は、ダイから吐出された広幅のポリマーを例えば二軸延
伸して二軸延伸フィルムとした後、二軸延伸フィルムの
厚さを測定し、これを目標とする厚さプロフィールに近
づけるように制御されるものである。しかしながら、た
とえ二軸延伸後のフィルム厚さが管理値以内に制御され
ていても、ロール状に積層されて巻き取られたフィルム
では、積層されることによって、その厚薄斑が積算され
るという事態が生じる。また、制御点におけるフィルム
厚さは十分に目標値に達していたとしても制御点の間に
ある厚薄斑によってこれを積層したときに積算されると
いう事態が生じる。もし、このような厚薄斑の積算が生
じると、巻かれたロールの幅方向の特定個所において、
前述の多点厚さ制御手段では制御しきれない巻こぶや巻
しわが発生するという課題を惹起する。

【０００５】そこで、二軸延伸フィルムの厚さプロフィ
ールを一定時間測定し、測定したデータを積算すること
で、ロール状に巻かれたフィルムの幅方向の各厚さプロ
フィールを求めることによって、これらの巻きこぶや巻
きしわを予測して制御することが考えられる。しかしな
がら、フィルムの製造工程においては、フィルムの全幅
にわたって完全に厚みを均一にすることはできず、工程
における癖や外乱の影響のためフィルムの幅方向におい
てどうしても制御しきれない厚薄癖が残ってしまうた
め、フィルムロールに巻こぶや巻しわを形成してしま
う。

【０００６】また、このような厚薄斑をオンライン厚み
計で検出できたとしても、フィルムの厚さを調節するた
めに、ダイの幅方向を一定の区間毎に区分されて配設さ
れた厚さ調整手段群の配置間隔が課題となる。すなわ
ち、調整手段群が設けられた各区間を基本単位としてダ
イの幅方向のフィルム厚さが制御されるために、該基本
単位区間より狭い区間（間隔）でフィルム厚さを調整す
ることは、基本的に極めて困難である。このため、厚さ
調整手段の配置間隔に起因する厚薄斑が依然として残
り、この厚薄斑の中で特に大きいものによって巻こぶが
形成されることが多かった。

【０００７】そのため、巻き取ったフィルムのロールを
巻き取り方向にスリットして広幅のフィルムを複数の小
幅フィルムロール群に分割する際に、例えば特公昭３６
−２２８７５号等に記載のオシレーション（ｏｓｃｉｌ
ｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる操作を行いながらスリットす
ることで、巻こぶの影響を取り除くことが行われる。し
かしながら、このようなオシレーションを行っても、大
きな巻こぶの影響は十分に取り除く事ができず、スリッ
ト後の製品に巻しわが入ったり、巻こぶが残ったままだ
ったりすることが多かった。

【０００８】なお、これら延伸フィルムをロール状に巻
いた時の巻こぶ、巻しわ等の巻形状不良は、たとえば磁
気記録媒体の支持体に用いた場合に磁気層を塗布する際
の塗布斑や磁気記録再生時のエラーとなったり、或い
は、磁気層を塗布後にスリットしたときに幅方向で長手
方向に差ができて、きれいに巻き取ることができなかっ
たりする課題がある。

【０００９】本発明はかかる現状に鑑みてなされたもの
であり、巻こぶや巻しわのない良好な巻き姿を有するフ
ィルムロールを得ることのできるフィルムの制御方法を
提供することを目的としたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のフィルムロール
の製造方法は、流延製膜法によって連続的に製膜し、か
つ延伸して得られたフィルムを、ロール状に巻き取って
中間フィルムロールとし、一度巻き取られた中間フィル
ムロールを巻き出して、オシレートをかけならが必要な
幅に切り取りつつ再度ロール状に巻き取り、最終のフィ
ルムロールを製造する方法において、製膜時に用いるダ
イは、フィルム材料となる溶融した熱可塑性樹脂の吐出
口が複数の区間に区分され、中間フィルムロールに巻き
取る前のフィルム幅方向の厚さ分布に基づいて、まずは
最終のフィルムロールの巻形状を予測し、予測される最
終の巻形状に基づいて、ダイの各区間ごとの吐出量を個
別に制御することを特徴とする。

【００１１】すなわち本発明によれば、中間フィルムロ
ールに巻き取る前の段階でフィルム幅方向の厚みプロフ
ァイルを測定し、概測定値からオシレート後の巻取りフ
ィルムロールの巻形状を予測し、該巻形状の予測値によ
って前記のプロファイル制御量を最適化することによっ
て、巻形状の良好なフィルムロールを得ることができ
る。

【００１２】本発明において最終のフィルムロールの巻
形状予測は、中間フィルムロールにフィルムを巻き取る
前の工程で、フィルム幅方向に複数設置した厚み測定器
により、フィルム厚みを各測定器ごとに時系列に複数回
測定し、時系列に複数回測定された厚み値を各厚み測定
位置ごとに積算して、各厚み測定位置での厚み積算値を
得て、時系列に測定したおりの測定回数で厚み積算値を
除算して、各厚み測定位置での時系列平均厚み値を得た
後、各厚み測定位置ごとに、オシレート振幅量に相当す
る幅の範囲内存在する厚み測定位置から得られる時系列
平均厚み値の平均値を求めて、オシレート補正時系列平
均厚み値とし、厚み測定位置とフィルム幅方向の位置が
同じ位置での最終のフィルムロールの巻き取り径は、オ
シレート補正時系列平均厚み値に巻き取り層数と補正係
数を乗算することが好ましい。これにより生産性良く、
より性格な形状予測が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明を実施する製膜工程
を模式的に例示した模式工程図である。図１において、
１は熱可塑性合成樹脂（以下、「ポリマー」と称す
る。）をフィルム状に吐出するダイ、２は熱可塑樹脂の
吐出量を調整するための調整手段、３は冷却ドラム、４
はスリット装置、５はフィルムの延伸装置、６は延伸フ
ィルム用厚み計、７はフィルムロール（なお、本発明に
おいては、最初の巻き取りロールを７ａ、スリット前の
ロールを７ｂ、スリット後のロールを７ｃとそれぞれ区
別して表す。）、８は制御手段、そして９はフィルム
（なお、本発明においては、未延伸フィルムを９ａ、延
伸フィルムを９ｂとそれぞれ区別して表わす。）をそれ
ぞれ示す。

【００１４】以上のように構成される本発明のフィルム
の製造工程において、フィルム用熱可塑性合成樹脂は押
出機（図示せず）より溶融押出しされ、ダイ１に供給さ
れる。なお、溶融ポリマーを吐出するダイ１の全幅に渡
って、所定幅の区間毎に複数個に区分したポリマーの吐
出量を調節するための調節手段２が設けられている。そ
して、この調節手段２を操作することによって各区間毎
にダイ１から吐出されるポリマーの吐出量を調整でき、
ダイ１の全幅にわたってポリマーの吐出量分布を調整自
在とする。その結果、フィルム９の厚さプロフィール
（フィルムの幅方向の厚み分布）を最終的に初期の目的
通りの厚みプロフィールに調整することができる。

【００１５】なお、前記の調整手段２としては、ダイ１
の各区画毎にポリマー吐出量を操作量出力に応じて調整
できるものであれば特に制限する必要はない。しかしな
がら、操作性、保全性、ダイ１の構造の簡易化という点
で、各区画毎に伝熱量を調節自在のヒーター群を用い
て、ダイ１のリップ温度を変化させることによってポリ
マー流量を変化させる温度調整方式が好ましい。

【００１６】以上に述べたように、溶融ポリマーは、調
整手段２によって各区間毎にその吐出量が制御されなが
ら、ダイ１よりからフィルム状に吐出され、冷却ドラム
３によって冷却固化されて未延伸フィルム９ａとなる。
その後、冷却固化された未延伸フィルム９ａは、延伸装
置５によって、走行方向と幅方向とへ二軸に延伸され、
延伸フィルム９ｂとなり、最終的にフィルムロール７と
して巻取装置（図示せず）によって巻き取られる。な
お、フィルム９は、単層フィルムであっても、或いは２
層以上のフィルムが積層された複層フィルムであっても
良い。この場合、フィルム９の層構成が２層以上であれ
ば、各層のフィルムを形成させるポリマーは、ダイ１の
上流で合流させた後、ダイ１より押し出しすことによっ
て形成しても良い。また、特開昭６３−１２０６２９号
公報等で提案されている従来技術のように、ダイ１に複
数のポリマー通路を形成し、複数のポリマーを該通路に
合流させて開口部に導き、ポリマーを複層に積層したフ
ィルム状にし、これを押し出すように構成された複合ダ
イを用いても良い。

【００１７】前述のように、前記の未延伸フィルム９ａ
は延伸装置５によって延伸されて延伸フィルム９ｂとさ
れるが、その際、該延伸フィルム９ｂの厚さに関して
は、少なくともポリマー吐出量が調整される各区間に対
応する延伸部位毎に延伸フィルム用厚さ計６によって測
定される。そして、このようにして測定された各厚み測
定値を予め設定された目標延伸厚さ値に合致させるよう
に、前記の調整手段２によって、ダイ１からのポリマー
の吐出量が調整される。この時、延伸フィルム用厚さ計
６は、延伸フィルム９ｂの幅方向に走査される。そし
て、この走査によって、測定しようとする各延伸厚み測
定部位毎に延伸フィルム９ｂの厚みプロフィールがそれ
ぞれ測定される。なお、延伸フィルム用厚さ計６として
は、延伸フィルム９ｂの厚みを要求される精度で正確に
測定することができれば、特に限定する必要はないが、
このような延伸フィルム用厚さ計６としては、たとえば
オンラインでの測定精度の面から放射線透過型厚さ計等
を用いることが好ましい。

【００１８】こうして巻き取ったフィルムロール７ａは
スリット装置４に７ｂの如くセッティングされオシレー
ションしながら製品幅にスリットされ７ｃとして巻き取
られる。このとき７ｂをオシレーションする量と速さ
は、犀落部分を小さくするようにかつフィルムロール７
ｃにシワなどの欠点が入らないように経験的に決定さ
れ、スリット装置４にて調整される。オシレーションは
スリット装置４の図示しないロールトラバース装置によ
って行われ、７ｂをフィルムの幅方向に指定の速さと幅
で移動させることによって行うことができる。

【００１９】上述のような製造工程において厚薄を制御
するにあたり、延伸フィルム用厚み計６によって測定さ
れた厚みプロファイル測定値から、オシレート後の巻取
りフィルムロールの巻形状を予測し、該巻形状の予測値
によって前記のプロファイル制御量を最適化する。

【００２０】フィルムロールの巻形状の予測は、巻き取
られたフィルムロールにおける製膜幅方向の予測対象位
置での、巻き取り径を予測することである。そしてこれ
は、フィルムの走行速度、フィルムの巻長、厚み計の走
行速度から、割り出すことができる。

【００２１】これは簡易的には、次の方法で予測可能で
ある。すなわち、まずは製膜幅方向に複数設置した測定
位置で、中間巻き取り前のフィルム厚みを時系列に複数
測定する。この時系列に複数測定された厚み値を、各測
定位置ごとに積算して、各位置での厚み積算値を得る。
さらにこの厚み積算値を、時系列に測定したおりの測定
回数で除算して、各測定位置での時系列平均厚み値を得
る。

【００２２】続いて、フィルムロールの予測対象位置を
基準とするオシレートの際のオシレート幅の中におけ
る、各厚み測定位置で得られた時系列平均厚み値の平均
値を求める。この平均値に巻き取りの層数と補正係数を
乗算する。これにより、巻き取られたフィルムロールに
おける製膜幅方向の任意の位置での巻き取り径を予測す
ることができる。

【００２３】積算させる回数としては、フィルムロール
７ａを巻いている間に厚み計６がスキャンした全てのデ
ータを積算するのが好ましいが、フィルム厚みの制御点
における偏差が小さくなっている場合フィルムロール全
体の巻長の１／３程度の間の積算でもフィルムロール７
ｃの巻形状を予測することができる。このとき厚みプロ
ファイル測定値に外乱やばらつきがなければ積算する必
要はないが、通常フィルムのしわ、ばたつき、環境の変
化など外乱の影響で正確な厚みプロファイルを得ること
ができない。そのために、積算した厚みプロファイルデ
ータを用いて、巻形状を予測する。

【００２４】例えば、厚み測定器を設けたデータ取り込
みピッチがｄｍｍ、オシレート幅がｗｍｍ、フィルム幅
方向で端からｉｍｍの位置における積算厚みプロファイ
ルすなわち時系列平均厚みデータＴｉ、フィルムロール
７ｃの層数をＬ層、形状予測ゲインをｇとすると、ｉｍ
ｍの位置における予測巻形状プロファイルＦｉは、次に
示す式により得ることができる。なお式中のｉｎｔ（）
は、（）内の値を整数化して値を返す関数を示す。ｊ＝
ｗ／２

【００２５】

【数１】

【００２６】こうして得られた予測巻形状プロファイル
と、目標とする巻形状プロファイルから、偏差を求め、
調整手段に対応する位置の偏差を小さくするように制御
を行うのである。制御の方式は、特に限定されるもので
ないが、ＰＩＤ制御を用いるのがパラメータの調整や制
御精度の面から好ましい。

【００２７】［実施例および比較例］図１に示す装置に
よって、フィルムロールの製造を行った。原料ポリマー
として、固有粘度が０．６０のポリエチレンテレフタレ
ートのペレットを用いた。その際、該ポリエチレンテレ
フタレートのペレットには、酢酸カリウムをジカルボン
酸成分に対し１２ｍｍｏｌ％、平均粒子径０．９μｍの
カオリンを０．３ｗｔ％添加した。そして、このように
調整した原料ポリマーからなるペレットを１７０℃で３
時間乾燥した後、押出機（図示せず）に供給し、２８０
℃で溶融押出し、ダイ１のマニホールドに供給し、ダイ
１からフィルム状に吐出した。次いで、吐出したポリマ
ーを２０℃に保たれた冷却ドラム３に、公知の静電ワイ
ヤ（図示せず）により静電荷を印加しながら、巻き付け
ることにより冷却固化して、未延伸フィルム９ａとし
た。

【００２８】この未延伸フィルム９ａを、延伸装置５に
おいて以下のように２軸延伸した。すなわち、先ず加熱
ロール（図示せず）に接触させて８０℃に加熱した後、
縦延伸装置（図示せず）で長手方向（フィルムの走行方
向）に３．６倍に延伸し、直ちに２０℃まで冷却し、続
いて横方向にテンター式横延伸装置（図示せず）を用い
て９０℃で４．３倍に延伸した後、１２０℃で熱処理を
施し、室温まで冷却した。その後、フィルムエッジ部分
をカットした後、巻取装置で巻き取り、中間工程のフィ
ルムロール７ａを得た。なお、厚み調整ユニット群（調
整手段２）には、前述の樹脂温度調整方式のものを用
い、ダイ１の全幅に渡って３０区間に区分し、区分され
た各区間毎にポリマーの吐出量を調整自在となるように
配設した。

【００２９】本実施例では、オシレートの幅は１６０ｍ
ｍとした。そして厚み計６は、フィルム幅方向に２０ｍ
ｍ間隔で厚みデータを取り込むようにした。すなわち、
オシレート補正時系列平均厚みは、９箇所の時系列平均
厚みデータを平均して得ることとした。例えばフィルム
幅方向に１０００ｍｍの位置におけるフィルムロールの
径の予測値は、９２０ｍｍから１０８０ｍｍの位置にお
いて２０ｍｍ間隔での測定された９箇所の時系列平均厚
み値の平均を求め、これにロールの巻き取り層数と空気
層の厚みを補正するための補正係数を乗算して得ること
となる。この補正係数は、巻き取りの条件により異なる
ものであるが、従来からの巻き取り方法においては、３
〜５％を付与することが適当である。

【００３０】ある測定個所での時系列平均厚み値は４．
２μｍであったが、オシレート補正時系列平均厚みは
４．０μｍであった。巻き取りコア（直径６インチ）に
１万層巻き付けてフィルムロールを製造する場合に、フ
ィルムロールの直径Ｆｄは次の式によって予測される。
補正係数は５％とした。 Ｆｄ＝（４．０×１００００×２）×１．０５＋６×２５．４ ＝２３６．４ （ｍｍ）

【００３１】図２のグラフには、最終フィルムロールの
フィルム幅方向の位置３００〜１５００ｍｍにおける相
対的な巻形状偏差を示す。図２のグラフ中で３種類のデ
ータは、巻形状実測値に基づくもの、時系列平均厚みだ
けに基づくもの（×印プロット付き）、およびオシレー
ト補正時系列平均厚みに基づくもの（□印プロット付
き）を示す。図２の結果が示すように、本発明による巻
形状の予測は実際の形状との相関が良く得られている。

【００３２】そして、このようにして本発明の制御方式
を用いて得られた巻形状の偏差は１００μｍと非常に良
好で、巻こぶやしわもなかった。一方比較のために巻き
形状のプロファイルを予測しない従来の制御方式を用い
て得られたまき形状の偏差は６００μｍと悪く、最終の
フィルムロール７ｃにおいて巻こぶを形成し、しわが入
ったものであった。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、従来の延伸フィルムの
厚み制御のみでは困難であった、良好な巻き姿のフィル
ムロールが形成できる。全体として生産性も向上する。
このように本発明は、溶融ポリマーをフィルム状に押し
出してフィルムを製造する製膜工程において製品の高品
質化に大きな寄与をなすもので、生産性の向上、或いは
フィルム品質の向上等に大きな効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】フィルムロール製造装置

【図２】巻形状の実測値と予測値

【符号の説明】

１ ダイ ２ 調整手段 ３ 冷却ドラム ４ スリット装置 ５ 延伸装置 ６ 延伸フィルム用厚み計 ７ フィルムロール ７ａ 最初に巻き取られたフィルムロール ７ｂ スリッタの巻きだし側にセットされたフィルム
ロール ７ｃ 製品幅にスリットされたフィルムロール ８ 制御手段 ９ フィルム ９ａ 未延伸フィルム ９ｂ 延伸フィルム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流延製膜法によって連続的に製膜し、か
   つ延伸して得られたフィルムを、ロール状に巻き取って
   中間フィルムロールとし、一度巻き取られた中間フィル
   ムロールを巻き出して、オシレートをかけならが必要な
   幅に切り取りつつ再度ロール状に巻き取り、最終のフィ
   ルムロールを製造する方法において、製膜時に用いるダ
   イは、フィルム材料となる溶融した熱可塑性樹脂の吐出
   口が複数の区間に区分され、中間フィルムロールに巻き
   取る前のフィルム幅方向の厚さ分布に基づいて、まずは
   最終のフィルムロールの巻形状を予測し、予測される最
   終の巻形状に基づいて、ダイの各区間ごとの吐出量を個
   別に制御することを特徴とするフィルムロールの製造方
   法。
2. 【請求項２】 最終のフィルムロールの巻形状予測は、
   中間フィルムロールにフィルムを巻き取る前の工程で、
   フィルム幅方向に複数設置した厚み測定器により、フィ
   ルム厚みを各測定器ごとに時系列に複数回測定し、時系
   列に複数回測定された厚み値を各厚み測定位置ごとに積
   算して、各厚み測定位置での厚み積算値を得て、時系列
   に測定したおりの測定回数で厚み積算値を除算して、各
   厚み測定位置での時系列平均厚み値を得た後、各厚み測
   定位置ごとに、オシレート振幅量に相当する幅の範囲内
   存在する厚み測定位置から得られる時系列平均厚み値の
   平均値を求めて、オシレート補正時系列平均厚み値と
   し、厚み測定位置とフィルム幅方向の位置が同じ位置で
   の最終のフィルムロールの巻き取り径は、オシレート補
   正時系列平均厚み値に巻き取り層数と補正係数を乗算す
   ることにより求めることを特徴とする請求項１記載のフ
   ィルムロールの製造方法。