JP2003146496A - フィルムロール - Google Patents
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Abstract
で処理・保管しても平面性悪化が生じにくいフィルムロ
ールを提供する。 【解決手段】 幅方向10点で測定されたロール硬度H
1〜H10について、式(1)の値が0よりも大きく、
6以下、または/および、式(2)の値が0よりも大き
く5以下であることを特徴とするフィルムロール。 (−4×H1)+H2+H3+H4+H5 +H6+H7+H8+H9+(−4×H10)・・・(1) −H1−H2−H3+H4+(2×H5) +(2×H6)+H7−H8−H9−H10 ・・・(2)
Description
き取って形成したフィルムロールに関するものである。
詳しくは、フィルムを巻取コアに巻き取ってなるロール
において、該ロールの幅方向10点での硬度分布を特定
の関係式を満たす範囲に制御することによって、高温保
管や加熱処理におけるロール幅内でのフィルム層間の応
力を特定の範囲に収め、処理時の局所的な応力集中とそ
れによるフィルムの平面性悪化を防止できるフィルムロ
ールに関する。
0μm以下のものでは、フィルムロールとした場合、巻
取ロールにおいて、フィルムのヘコミやウネリといった
平面性悪化を生じやすい。これまで、吸脱湿による寸法
変化に伴うフィルム平面性の低下を防止するために、巻
硬度のバラツキを小さくすることが知られている(例え
ば、特開平11−59986号公報)。しかし、フィル
ムロールがその製品流通過程やフィルム加工工程におい
てさらされる高温環境下での保存または熱処理に対し、
その高温環境下で発生するフィルムの平面性悪化につい
てまでは何ら示唆されていない。
よる「しわ」の発生を防止するために、ロール中央部の
円周長を両端部よりも大きくすることが知られている
(例えば、特開2000−1246号公報)。しかし、
中央部の円周長を大きくしすぎると、フィルムへの残留
応力が大きすぎて、高温環境下のみならず、常温におい
てさえもフィルムロールに巻かれたフィルムの平面性悪
化を回避できなかった。
ために、フィルムロールの直径を幅方向に測定して曲線
にプロットしたときに両端を結んだ線からの最大凸量と
最大凹量を特定の範囲に収めることが知られている(例
えば、国際公開番号 WO01/48061号)。しか
し、このようにして得たロールでは、高温環境下での保
存または熱処理に対し、直径の細い部分、つまり凹部分
への応力集中による平面性悪化が回避できなかった。
は、フィルムはロール状で様々な環境下に置かれ、特に
夏期などの倉庫内の温度は50℃以上に達する場合も少
なくない。また、フィルム加工工程の前処理として、フ
ィルムの熱的安定性を向上させる目的で、フィルム原反
をロール状態で60℃以上の高温環境下において熱処理
を施すことも行われている。
境下に保管されると、フィルムの熱膨張・収縮挙動によ
る層間の応力が発生し、それが逃がされる余地が無いと
フィルムが塑性変形を引き起こしてヘコミやウネリのよ
うな平面性悪化を発生させることがある。このような平
面性悪化が発生したフィルム原反または加工品において
は、後工程において、製品として使用できなくなること
もあった。例えば、フィルムの平面性が厳しく要求され
る磁気記録媒体用ベースフィルムとして、平面性悪化の
生じたフィルムロールを使用すると、磁気テープ製造過
程で磁性層の塗布むらやテープ幅へのスリット時の幅変
化を生じ、著しく収率を低下させる。また、他の工業用
フィルムとして使用する場合にも、平面性悪化部への塗
布や蒸着、積層物の厚みのバラツキから電気特性などの
各種特性を著しく悪化させるなど様々な問題点があっ
た。
は、湿度変化による平面性悪化や、高温環境下での「し
わ」を防ぐことを目的としているが、上記のような高温
環境下においても平面性悪化を防止できるロールは未だ
開発されていない。
し、ロール状に巻き取ったフィルムを高温環境下で処理
・保管しても平面性悪化が生じにくいフィルムロールを
提供することにある。
に、本発明に係るフィルムロールは、幅方向10点で測
定されたロール硬度H1〜H10について、下記式
(1)の値が0よりも大きく、6以下であることを特徴
とするものからなる。 (−4×H1)+H2+H3+H4+H5 +H6+H7+H8+H9+(−4×H10)・・・(1)
方向10点で測定されたロール硬度H1〜H10につい
て、下記式(2)の値が0よりも大きく、5以下である
ことを特徴とするものからなる。 −H1−H2−H3+H4+(2×H5) +(2×H6)+H7−H8−H9−H10 ・・・(2) このフィルムロールにおいては、幅方向10点で測定さ
れたロール硬度H1〜H10について、下記式(1)の
値が0よりも大きく、6以下であることが好ましい。 (−4×H1)+H2+H3+H4+H5 +H6+H7+H8+H9+(−4×H10)・・・(1)
フィルム厚みが10μm以下であることが好ましい。ま
た、本発明を適用するフィルムの代表例としては、ポリ
エステル樹脂を基材とするもの、あるいは、ポリアミド
樹脂を基材とするものを挙げることができる。用途とし
ては、とくに磁気記録媒体用ベースフィルムとして用い
られる用途に有用である。
い実施の形態とともに詳細に説明する。本発明における
フィルムロールは、フィルムを巻取コアに巻き取ってな
るロールを対象とする。幅、長さについては特に限定さ
れないが、幅が300mmに満たないフィルムロールで
は、単位時間あたりに加工できる量が小さすぎるため、
生産性に乏しい。また、長さ1000mに満たないフィ
ルムロールでは、積層枚数が少なく、層間にかかる応力
も比較的少ないので、平面性悪化には至りにくい。ただ
し、フィルム幅が6000mmを越えるフィルムロール
では、自重による偏心の影響が大きくなるため、本発明
の効果が発現しにくい。また、フィルム長さが1000
00mを越えるフィルムロールでは、自重に加え、フィ
ルムの積層枚数が増加するためにフィルム層間応力が著
しく大きくなり、本発明の効果が発現しにくい。
0点で測定されたロール硬度H1〜H10は、請求項1
または請求項2の少なくとも一方を満たすことが必要で
あり、好ましくは両方を満たす方が良い。請求項1また
は請求項2の少なくとも一方を満たせば、本発明の効果
は得られるが、請求項1において、式(1)が0.3以
上であるとより顕著な効果が得られ、より好ましくは
0.6以上である。請求項2においても、式(2)の値
が0.3以上であるとより顕著な効果が得られ、より好
ましくは0.6以上である。
10)がそれよりも内側の硬度(H2〜H9)に比べて
低いときに正となる式である。つまり、両端の硬度が内
側の硬度よりも低い傾向にあり、高温環境下で発生する
応力が自由端である両端に逃げることができ、平面性悪
化のような幅寸法変化を起こしにくい状態を示す。この
式(1)は、次のように変形すると、近いほうの端部と
の硬度の差を合計した式であることが理解し易い。な
お、10点の硬度が全て等しいときには、式(1)の値
は0となる。 式(1)=(H2−H1)+(H3−H1)+(H4−
H1)+(H5−H1)+(H6−H10)+(H7−
H10)+(H8−H10)+(H9−H10)
の3の範囲の硬度に比べ、中央部の10分の4の範囲の
硬度が高いときに正になる式である。この式が正になる
とき、つまり中央部の硬度が高いと、中央部から両端部
に向けて応力が散逸し、中央部での平面性悪化を防止で
きる。この式(2)は、次のように変形すると、ロール
幅で10分の3離れた中央部と端部の2箇所同士の硬度
の差、つまり硬度の勾配を合計した式であることが理解
し易い。なお、10点の硬度が全て等しいときには、式
(2)の値は0となる。 式(2)=(H4−H1)+(H5−H2)+(H6−
H3)+(H5−H8)+(H6−H9)+(H7−H
10)
あると、高温環境下での保存や熱処理において、硬度が
より低い中央側に向かう応力が生じ、フィルム両端から
中央に向けての局所的な応力集中が発生して、それによ
るフィルムの平面性悪化を生じる。
での平面性悪化とともに、巻姿の安定が困難なため、工
業的生産性の観点から5.5以下が実施しやすく、より
好ましくは4.5以下である。同様に、式(2)の値が
5を超えると、常温での平面性悪化とともに良好な巻姿
を得るのが困難であるため、4.5以下が望ましく、よ
り好ましくは4以下である。
は式(2)で規定した範囲を満たすように調整する方法
は特に限定されないが、フィルムを製造する際の幅方向
の厚みを調整し、最終的にフィルムロールとする幅にお
いて厚みを調整することが比較的簡便である。ただし、
公知である調整方法では実現されず、具体的には、スリ
ットダイを介して樹脂を押し出してフィルムを成形する
際、スリットダイの間隙を幅方向に下記式(3)や
(4)に従うように適宜制御することによって、所望の
幅での幅方向10点の硬度が前述の式(1)または式
(2)で規定した範囲を満たすように調整することで得
られる。 (−4×d1)+d2+d3+d4+d5 +d6+d7+d8+d9+(−4×d10)>0・・・(3) −d1−d2−d3+d4+(2×d5) +(2×d6)+d7−d8−d9−d10>0 ・・・(4) ここで、d1〜d10は樹脂吐出部のスリットダイの間
隙(目的のロールを作成するフィルムに対応する部分で
幅方向に10点とったスリットダイの間隙:単位mm)
である。
あることが好ましく、さらに好ましくは8μm以下であ
る。かかる範囲を越えるものでは、とくに磁気テープと
した場合、所定カセットに収納できるテープ長が短くな
ってしまい、記録時間、記録容量が少なくなるので好ま
しくない。
の積層フィルムであってもよい。この場合、積層方法は
特に限定されないが、溶融樹脂を共押出して積層フィル
ムを得る方法が一般的である。磁気記録媒体用ベースフ
ィルムとしては、表裏の面構成を変えて、平坦面と易滑
面を具備させることにより、スリッターでの高速巻取性
を向上させることが可能となるので好ましい。
いが、その表面粗さ(中心線平均粗さ:Ra)が0.5
μm以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.
2μm以下である。かかる範囲を越えるものでは巻取コ
アの表面の凹凸が巻き取るフィルムの表面に転写される
ので、フィルムの平坦性が厳しく要求される磁気記録媒
体用ベースフィルムとしては、電磁変換特性を著しく悪
化させてしまうことがある。巻取コアの表面粗さ(R
a)をかかる範囲とするための方法は、特に限定されな
いが、コア表面にエポキシ樹脂などの固い樹脂を用い、
表面を精度よく研削することにより所望の表面粗さが得
られる。特に研削後にバフ研磨工程を経るとより精度よ
く仕上げることができる。
9.8GPa以上であることが好ましく、さらに好まし
くは14.0GPa以上である。かかる範囲に満たない
巻取コアを使用すると、フィルムの巻取時にかかる張力
と接圧により巻取コアが変形してしまうことがある。ま
た、巻取コアの円周方向弾性率(Yr)も9.8GPa
以上であることが好ましく、さらに好ましくは14.0
GPa以上である。かかる範囲に満たない巻取コアを使
用すると前記同様に巻取コアが変形してしまうことがあ
る。巻取コアの強度をかかる範囲とするための方法は、
特に限定されないが、例えば繊維強化プラスチックコア
の場合には、基材中の炭素繊維の量を適宜選ぶことによ
り調節でき、また基材の厚みを調節することによっても
所望の強度が得られる。
に限定されないが繊維強化プラスチック、アルミニウ
ム、鉄など高強度のものを用いることが望ましい。特
に、繊維強化プラスチックを基材とするコアは軽量であ
るので、ハンドリングの面で有効である。
フィルムを構成する樹脂は特に限定されないが、具体例
としては、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオ
レフィン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリイ
ミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂などを用いることが
できる。なお、本発明の目的を阻害しない範囲内で、高
強度化などの目的で2種以上の樹脂を混合してもよい
し、共重合ポリマを用いてもよい。ここで、ポリエステ
ル、特に、エチレンテレフタレート、エチレンα,β−
ビス(2−クロルフェノキシ)エタン−4,4’−ジカ
ルボキシレート、エチレン2,6−ナフタレート単位か
ら選ばれた少なくとも一種を主要構造単位とするポリエ
ステル樹脂の場合、および、ポリアミド、特にパラ配向
性芳香族ポリアミドを主成分とするポリアミド樹脂の場
合に本発明のフィルムロールでの平面性悪化防止の効果
が顕著になるので望ましい。
るために、滑剤として粒子、例えば不活性粒子を添加す
るのが一般的であり、添加粒子にはコロイダルシリカ、
炭酸カルシウム、二酸化チタン、アルミナ、ケイ酸アル
ミ、架橋ポリスチレン、シリコーンなどの粒子が用いら
れる。
期としては、溶融押出工程前の段階であればいずれでも
よく、例えば樹脂ポリマーの重合前、重合中、重合後の
いずれでもよい。また溶融押出の準備工程中でもよい。
また、粒子を樹脂に含有せしめる方法としては、例え
ば、ポリエステルに含有せしめる場合は、ジオール成分
であるエチレングリコールに粒子をスラリーの形で分散
せしめ、このエチレングリコールを所定のジカルボン酸
成分と重合せしめる方法が好ましい。粒子を添加する際
には、例えば、粒子の合成時に得られる水ゾルやアルコ
ールゾルを一旦乾燥させることなく添加すると粒子の分
散性が非常によく、電磁変換特性を良好とすることがで
きる。また、粒子の水スラリーを直接所定のポリエステ
ルペレットと混合し、ベント方式の2軸混練押出機に供
給しポリエステルに練り込む方法も有効である。粒子の
含有量を調節する方法としては、前記方法で高濃度粒子
マスターを作っておき、それを製膜時に粒子を実質的に
含有しないポリエステルで希釈して粒子の含有量を調節
する方法が有効である。
目的を阻害しない範囲で、高強度化などの目的で異種ポ
リマーをブレンドしてもよいし、また酸化防止剤、熱安
定剤、紫外線吸収剤、遮光剤、帯電防止剤などの有機添
加剤が通常添加される程度添加されてもよい。
ついて説明する。前記のようなフィルムをロール状に巻
き取る方法として、センターワインド方式(巻取中心に
配した回転軸駆動により巻き取る方式)とサーフェース
ワインド方式(表面駆動により、あるいは表面駆動を併
用して巻き取る方式)があるが、本発明のロールを得る
ためにはそのどちらの方式を選んでもよいが、巻取時の
接圧が制御できるサーフェースワインド方式の方が好ま
しい。巻取条件も特に限定されないが、下記のような条
件が一般的に用いられている。すなわち、巻取張力8〜
12kg/m、巻取接圧30〜60kg/m、巻取速度
100〜200m/分とするとフィルムロールの外観の
点で好ましい。特に、幅1m、長さ10000m程度の
フィルムを巻き取る場合には、巻取張力8〜11kg/
m、巻取接圧40〜60kg/m、巻取速度130〜1
80m/分の範囲にすることが経時的に発生するしわを
防止する点で好ましい。
ロール2のフィルム幅方向においてロール幅を等間隔に
10個の範囲に等分し、各々の範囲の中央1点におい
て、JIS−K−6301−1975スプリング式硬さ
試験A形に準じて、島津ゴム硬度計200形(株式会社
島津製作所製)を用い、押圧荷重を1kgとして、硬度
(単位:度)を小数点以下1桁まで測定した(硬度測定
箇所3)。硬度分布4は、例えば図に示すようになる。
り試験片を10枚とり、これを重ね合わせて幅方向10
箇所を外測マイクロメーター(JIS B7502)を
用いて測定し、その値をフィルム枚数10で除した値を
フィルム厚みとした。
さ計サーフコム111Aを使用して、カットオフ0.2
5mmにて中心線平均粗さを3点測定し、その平均値を
表面粗さとした。
mのコアを支点間距離が900mmとなるようにコアを
支え、コアの中央に荷重を負荷し、荷重−たわみ比より
軸方向弾性率を求めた。
コアを平板2枚の間に置き、中央に荷重を負荷し、荷重
−たわみ比より円周方向弾性率を求めた。
間放置後、温度25℃、湿度65%の条件下へ搬入し、
6時間放置した後、フィルムロールからフィルムを1周
だけ巻き出し、フリーテンション(フィルムの自重によ
り垂直方向に垂らした状態)および任意のテンションを
付加し、高温処理によるヘコミやウネリといった平面性
悪化の有無を確認した。なお、平面性悪化の有無の確認
は全て目視にて以下の方法で行ない、○○および○が合
格であり、△および×が不合格である。 ○○:フリーテンションで平面性の悪化した箇所のない
もの ○:フリーテンションでは平面性の悪化した箇所が見ら
れ、1kg/m幅のテンションでは消えるもの △:フリーテンションでは平面性の悪化した箇所が見ら
れ、3kg/m幅のテンションでは消えるもの ×:フリーテンションでも、3kg/m幅のテンション
でも平面性の悪化した箇所が消えないもの。
ビニルベンゼン/スチレン共重合架橋粒子をそれぞれ
0.15重量%および0.01重量%含有するポリエチ
レンテレフタレートAを調製した。また、添加剤として
平均粒径0.3μmのジビニルベンゼン/スチレン共重
合架橋粒子を0.1重量%含有するポリエチレンテレフ
タレートBを調製した。それぞれを2台の押出機に供給
して290℃で溶融押出し、高精度ろ過をした後、2層
用合流ブロックで合流積層し、二層積層とした。その
後、スリットダイを介し冷却ロール上に静電印加キャス
ト法を用いて表面温度25℃のキャスティングロールに
巻き付け冷却固化して未延伸積層フィルムを得た。この
未延伸積層フィルムを122℃で長手方向に3.5倍延
伸した後、この一軸延伸フィルムをテンタを用いて温度
100℃で幅方向に3.6倍延伸した後、更に長手方向
に135℃で1.6倍延伸した後、定長下で208℃に
て3秒間熱処理し、フィルム厚み6.0μmの二軸延伸
フィルムの原反を得た。この原反を得る際、前記スリッ
トダイのスリット間隙を前述の式(3)および式(4)
に従うように制御させる手法を用いて調整した。このフ
ィルム原反を繊維強化プラスチック(FRP)コアA
(天龍工業(株)製FWP−10)にサーフェースセン
ターワインド方式のスリッタを用いて幅1m、長さ90
00mのフィルムロールに巻取張力9kg/m、巻取接圧5
2kg/m、巻取速度150m/分で巻上げた。
9.7μm、前記スリットダイのスリット間隙を前述の
式(3)のみに従うように制御させたこと以外はすべて
同一条件でフィルムロールを得た。
のスリット間隙を前述の式(4)のみに従うように制御
させたこと以外はすべて同一条件でフィルムロールを得
た。
ミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルおよびテ
レフタル酸クロリドより重合された芳香族ポリアミド溶
液をスリットダイから表面研磨した金属ドラム上へ30
℃で均一に流延し、150℃の雰囲気下で5分乾燥し
た。このフィルムをベルトから剥離し20℃の水槽中に
連続的に約10分間浸漬し、溶媒と無機塩を抽出すると
共に長手方向に1.05倍延伸した。さらにフィルムを
テンターに導入し300℃で幅方向に1.1倍延伸して
厚さ4.0μmのフィルム原反を得た。この原反を得る
際、前記スリットダイのスリット間隙を前述の式(3)
および式(4)に従うように制御させる手法を用いて調
整した。
サーフェースセンターワインド方式のスリッタを用いて
幅1m、長さ5000mのフィルムロールに巻取張力7
kg/m、巻取接圧30kg/m、巻取速度70m/分
で巻上げフィルムロールを得た。
イのスリット間隙を前述の式(3)および式(4)の値
がともに負になるように制御させた以外は実施例1と同
一条件でフィルムロールを得た。
ア(昭和丸筒(株)製MAコア)に変えた以外は実施例
1と同一条件でフィルムロールを得た。
値、得られたフィルムロールの式(1)、式(2)それ
ぞれの値、ならびに高温処理による平面性悪化状況を表
1にまとめた。
ルムロールは、表1にまとめたように高温処理後の平面
性悪化の発生がない。これに対し比較例1〜2のフィル
ムロールは、本発明の要件を満たさない例であるが、高
温処理後の平面性悪化が発生した。
なフィルムでありながら、高温処理下での熱膨張・収縮
挙動により生じる応力集中による平面性悪化を回避で
き、その工業的価値は高い。
念を示す説明図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 幅方向10点で測定されたロール硬度H
1〜H10について、下記式(1)の値が0よりも大き
く、6以下であることを特徴とするフィルムロール。 (−4×H1)+H2+H3+H4+H5 +H6+H7+H8+H9+(−4×H10)・・・(1) - 【請求項2】 幅方向10点で測定されたロール硬度H
1〜H10について、下記式(2)の値が0よりも大き
く、5以下であることを特徴とするフィルムロール。 −H1−H2−H3+H4+(2×H5) +(2×H6)+H7−H8−H9−H10 ・・・(2) - 【請求項3】 幅方向10点で測定されたロール硬度H
1〜H10について、下記式(1)の値が0よりも大き
く、6以下であることを特徴とする請求項2に記載のフ
ィルムロール。 (−4×H1)+H2+H3+H4+H5 +H6+H7+H8+H9+(−4×H10)・・・(1) - 【請求項4】 フィルム厚みが10μm以下であること
を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のフィルム
ロール。 - 【請求項5】 フィルムがポリエステル樹脂を基材とす
るものである請求項1〜4のいずれかに記載のフィルム
ロール。 - 【請求項6】 フィルムがポリアミド樹脂を基材とする
ものである請求項1〜4のいずれかに記載のフィルムロ
ール。 - 【請求項7】 磁気記録媒体用ベースフィルムとして用
いられることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記
載のフィルムロール。
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