JP2006247766A - ロール表面の掃除方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
複数の回転ロールを備え、ロールの周速差により熱可塑性樹脂からなるシート状物を延伸する延伸装置の、少なくとも１本の回転ロールを掃除する回転ロール掃除方法を提供し表面欠点のない、高品質な熱可塑性樹脂フィルムを生産性良く製造すること。
【解決手段】
熱可塑性樹脂フィルムの成形ロール表面に研磨材を押しつけることにより、ロール表面の付着物を高精度に除去できる。

Description

本発明は、複数の回転ロールを備え、ロールの周速差により熱可塑性樹脂からなるシート状物を延伸する延伸装置の、少なくとも１本の回転ロールを掃除する回転ロール掃除方法に関する。

従来、熱可塑性樹脂からなるシート状物は、光学用フィルム、包装用フィルム、磁気記録テープの支持体等に広く使用されている。この熱可塑性樹脂からなるシート状物の多くは、溶融状態の熱可塑性樹脂を冷却しながら流延させてシート状物を形成した後、このシート状物に必要な強度を与えるため、長手方向や幅方向に延伸することにより製造される。シート状物を長手方向に延伸する延伸装置として、温度が自在に調節される複数の回転ロールを備えた延伸装置が知られている。この延伸装置では、回転ロールによってシート状物を加熱したり、冷却したりし、入口側の回転ロールの回転速度よりも出口側の回転ロールの回転速度を高速にした状態でシート状物を通過させることによりシート状物を長手方向に延伸する。ところで、熱可塑性樹脂がロールに接するときの問題点は、該熱可塑性樹脂シート状物表面に存在する極僅かな該樹脂のモノマー、オリゴマ−などの低分子量物、分解物、ブリードアウト物、添加物、変性物などで代表されるものが、熱可塑性樹脂シート状物と接触したロールに付着し、経時で接触ロール表面に堆積する。これがシート状物表面に転写して、擦り傷の原因になったりするという欠点があった。この問題を解決するため、延伸装置内の複数の回転ロールに接する所定の経路に沿って不織布を挿通させ、該不織布を前記複数ロールに対し相対速度をもって移動させ回転ロールの汚れを拭き取るロール掃除方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら熱可塑性樹脂表面の付着物を低減させることができるが、完全に取り除くことができなく、実用上ロールに蓄積する汚れ防止に対してまだ十分とはいえなかった。
特開２００２−２２６１０４号公報（［００１０］〜［００１１］）

本発明の目的は、延伸装置内の回転ロールの表面を短時間で高精度にロール表面の付着物を除去できる掃除方法を新たに提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成からなる。すなわち
（１）複数の回転ロールを備え、ロールの周速差により熱可塑性樹脂からなるシート状物を延伸する延伸装置の、少なくとも１本の回転ロールを掃除する回転ロール掃除方法において、回転ロールの表面に研磨材を押しつけることにより、ロール表面の付着物を除去するロール表面の掃除方法。
（２）該研磨材に含まれる硬質物の中で硬度の最も高いもののモース硬度Ｍｋと、研磨材に押しつけられる回転ロールのモース硬度Ｍｒとの比Ｍｋ／Ｍｒが、１．００〜１．２０の範囲である（１）に記載のロール表面の掃除方法。
（３）該研磨材に押しつけられる回転ロールの表面モース硬度Ｍｒが６〜９の範囲であり、かつ、面粗さが０．０１〜５．０Ｓの範囲である（１）又は（２）に記載のロール表面の掃除方法。
（４）該研磨材に含まれる硬質物の体積平均粒子径が５．０〜３０．０μｍの範囲である（１）〜（３）のいずれかに記載のロール表面の掃除方法。
（５）回転ロールに研磨材を押しつける接触圧が９．８×１０^４〜９．８×１０^５Ｐａの範囲である（１）〜（４）のいずれかに記載のロール表面の掃除方法。
（６）シート状物を挿通しながら掃除する（１）〜（５）のいずれかに記載のロール表面の掃除方法。

本発明によれば、ロール表面の付着物を高精度に除去できるため、高品質な熱可塑性樹脂シートを製造することができ、またロールに付着した汚れ清掃のための製膜中断回数が激減し、生産性を向上することができる。

実施例および比較例により、本発明を更に詳細に説明する。本発明において示される熱可塑性樹脂は、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリフェニルスルフィド、およびそれらの混合体・変性体などから選ばれた樹脂が代表的なものであり、特にポリエステル樹脂が好ましいものである。

ここでいうポリエステルとは、分子主鎖中にエステル結合を有する高分子化合物であり、通常、ジオールとジカルボン酸とからの重縮合反応により合成されることが多いが、ヒドロキシ安息香酸で代表されるようなヒドロキシカルボン酸のように自己縮合するような化合物を利用してもよい。ジオール化合物の代表的なものとしては、ＨＯ（ＣＨ_２）_ｎＯＨで表されるエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキセングリコール、さらにジエチレンギリコール、ポリエチレングリコール、エチレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物等で代表されるエーテル含有ジオールなどであり、それらの単独または混合体などである。

ジカルボン酸化合物の代表的なものとしては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバチン酸、ダイマー酸、マレイン酸、フマル酸、及びそれらの混合体などである。ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリ−１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレートなどを用いることができる。特にポリエチレンテレフタレートは、安価であるため、非常に多岐にわたる用途で用いられ、効果が高い。また、これらの樹脂はホモ樹脂であってもよく、共重合またはブレンドであってもよい。

ポリエステルがポリエチレンテレフタレートの場合、従来公知の製造方法によって製造することが出来る。すなわち、テレフタル酸とエチレングリコール及び必要により共重合成分を直接反応させて水を留去しエステル化した後、減圧下に重縮合を行う直接エステル化法、または、テレフタル酸ジメチルとエチレングリコール及び必要により共重合成分を反応させてメチルアルコールを留去しエステル交換させた後、減圧下に重縮合を行うエステル交換法等により製造することができる。更に極限粘度を増大させ、環状３量体やアセトアルデヒド含量等を低下させるために固相重合を行ってもよい。前記溶融重縮合反応は、回分式反応装置で行っても良いしまた連続式反応装置で行っても良い。これらいずれの方式においても、溶融重縮合反応は１段階で行っても良いし、また多段階に分けて行っても良い。固相重合反応も、溶融重縮合反応と同様、回分式装置や連続式装置で行うことが出来る。溶融重縮合と固相重合は連続で行っても良いし、分割して行ってもよい。

代表的なポリエステル樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）およびこれらの共重合体、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）などを挙げることができ、中でもポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）およびこれらの共重合体が好ましく、特にポリエチレンテレフタレートおよびその共重合体が好ましい。

また、本発明において、ポリアミド樹脂とは、主鎖中にアミド結合を有する高分子化合物であり、代表的なものとしては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン１２、ナイロン１１、ナイロン７、ポリメタ／パラキシリレンアジパミド、ポリヘキサメチレンテレフタラミド／イソフタラミドおよびそれらの関連共重合体、混合体などから選ばれたポリアミド化合物などがある。本発明の場合、中でも、ナイロン６およびその共重合体、ナイロン６６およびその共重合体が好ましいポリアミドである。さらに、これらのポリアミドに柔軟ナイロンや、結晶化し難いナイロン化合物を添加しておくと、キャストでの結晶化防止や、得られた品質の低温柔軟性などを付与できるので好ましい。

また、ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、メチルペンテンポリマー（ＭＰＰ）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、酢酸ビニルポリマー（ＥＶＡ）、およびそれらの各種共重合体などを用いることができる。
これらの本発明において用いる熱可塑性樹脂には必要に応じて着色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、滑剤、核剤、離型剤などを本発明の目的を損わない範囲で添加することができる。

ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、メチルペンテンポリマー（ＭＰＰ）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、酢酸ビニルポリマー（ＥＶＡ）、およびそれらの各種共重合体などを用いることができる。

これらの高分子化合物の繰替し単位は、好ましくは８０以上、より好ましくは１２０以上であるのがよい。

これらの本発明において用いる熱可塑性樹脂には必要に応じて着色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、滑剤、核剤、離型剤などを本発明の目的を損わない範囲で添加することができる。

本発明における付着物とは、例えば熱可塑性樹脂に由来するもので、工程で発生する種々の有機化合物を生成するものである。例えば、該熱可塑性樹脂の低分子量物、分解物、ブリードアウト物、あるいは添加物などである。さらに空気中に含まれる昇華物や油脂、塵芥などもこれに含まれる。熱可塑性樹脂がポリエチレンテレフタレートの場合、主体となる低分子量物は、テレフタル酸、ビスヒドロキシエチルテレフタル酸、モノヒドロキシエチルテレフタル酸などのモノマー類及びダイマー、トリマー、サイクリックトリマーなどのオリゴマー類が対象となる。

次に、本発明における熱可塑性樹脂フィルムの製造方法について、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに用いた例として、より具体的に示す。
原料としてＰＥＴ樹脂または必要に応じて他の化合物を添加ブレンドした原料、例えば、ポリエステル樹脂、さらに外部粒子の酸化珪素、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、マイカ、タルク、カオリンなどの無機化合物、架橋ポリエステル、架橋ポリスチレン、エチレンビスステアリルアミド等の添加した原料を、乾燥・脱水した後、溶融押出機に供給し、真空下で溶融押出する。
次に、原料中の異物を除去するために、溶融樹脂を適宜なフィルター、例えば、焼結金属、多孔性セラミック、サンド、金網等で濾過しながら押出しする。かくして溶融されたＰＥＴ樹脂を成型用の口金からシート上に押出し、冷却媒体であるキャスティングドラムに密着させて急冷する。

なお、上記工程で溶融樹脂シートに静電荷を印加しながらキャスティングドラムに密着固化させることが、ＰＥＴの結晶化抑制や厚み均質化の点、さらにはキャスティングドラム面の汚れ防止などの点で好ましい。

続いて、フィルムを延伸装置により長手方向にロールを用いて延伸する。次いで、幅方向延伸のためにテンター式幅方向延伸機に導かれ、シート両端をクリップによって把持し熱風によってフィルムを両端クリップの幅を広げることでフィルムを幅方向へ延伸する。必要に応じて熱風によってフィルムを樹脂の融点以下の温度で熱処理しても良い。

上記方法によって製膜することにより、回転ロール上に付着物が堆積し、経時によりフィルムに欠点を残すことになるが、このように回転ロール上の付着物を本発明の主な特徴である回転ロールと研磨材の硬質物硬度との関係による掃除方法により、ロール表面をクリーンに保つのである。フィルムを長手方向に延伸する際には、延伸が進むにつれ熱可塑性樹脂の結晶度が向上するために、樹脂中に溶解していた有機物が析出しやすくなり、フィルム表面に存在する有機物が付着しやすく、汚れやすい。従って、本発明の方法は付着物が堆積し汚れやすい回転ロールを掃除する際、非常に効果的である。

本発明において、ロール表面の掃除をする際、使用する研磨材の形状としては、紙、フィルムや織布、不織布などの表面に微細な硬質物を付着させた、シート状のものが好ましく、特開２００２−２１１８０８の［００２８］に記載の公知の掃除方法にて清掃部に本発明の研磨材を装着するのが好ましい。

本発明にかかる研磨材に含まれる硬質物のモース硬度Ｍｋと、研磨材に押しつけられる回転ロールのモース硬度Ｍｒとの比Ｍｋ／Ｍｒは、１．００〜１．２０が好ましく、さらに好ましくはＭｋ／Ｍｒ＝１．００〜１．１８である。Ｍｋ／Ｍｒが１．００より小さいと付着物の充分な掃除ができない場合があり、Ｍｋ／Ｍｒが１．２より大きいとロールに傷が付きやすくなる傾向が出てくる。

研磨材に押しつけられる回転ロールの表面モース硬度はＭｒ４〜９が好ましく、さらに好ましくは７〜９である。ロール表面の硬度がＭｒが４より小さいとシート状物の通過やロール掃除によりロール表面に傷が付きやすくなる傾向が出てきて、Ｍｒが９よりも大きいとロール掃除の効果が十分に得られない場合がある。

また、研磨材に押しつけられる回転ロールの面粗さは０．１〜５．０Ｓが好ましく、さらに好ましくは０．１〜３．０である。回転ロールの面粗さが５．０Ｓより大きいとシート状物に傷が付きやすくなる傾向が出てきて、回転ロールの面粗さが０．１Ｓよりも小さいとシート状物に粘着しやすくなる傾向が出てくる。

研磨材に含まれる硬質物の体積平均粒子径は１．０〜３０．０μｍが好ましく、さらに好ましくは２．０〜２０．０μｍ、特に好ましくは５．０〜１５．０μｍである。体積平均粒径が１．０μｍより小さく、また３０μｍより大きいとロール表面の付着物の充分な掃除ができない場合がある。なお、体積平均粒子径はＪＩＳ Ｒ１６２９−１９９７ファインセラミックス原料のレーザー回折・散乱方による粒子径分布測定方法に準拠して測定するものである。本発明で使用する研磨材の粒子径分布εは０〜３．０が好ましく、さらに好ましくは０．１〜２．９、特に好ましくは０．５〜２．７である。なおεはε＝（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０で定義される量でありＤ９０、Ｄ１０及びＤ５０はそれぞれ相対累積粒子径分布曲線における累積量が９０質量％、１０質量％及び５０質量％のときの粒子径である。

回転ロールに研磨材を押しつける接触圧は、９．８×１０^４〜９．８×１０^５Ｐａが好ましく、さらに好ましくは１．４７×１０^５〜７．８４×１０^５Ｐａ、特に好ましくは１．９６×１０^５〜４．９×１０^５Ｐａである。接触圧が９．８×１０^４Ｐａより小さいとロール表面の付着物の充分な掃除できない場合があり、９．８×１０^５Ｐａより大きいとロールに傷が付きやすくなる傾向が出てくる。

また、ロール掃除はシート状物を挿通しながら掃除することにより、従来の一度製膜を止めて掃除する手間、その間のロスを低減でき生産性の向上につながる。

上記の通り、本発明のロール掃除方法を用いることにより傷欠点の非常に少ない高品位なフィルムを生産性良く製造することができ、表面欠点を問題とする光学用、磁気記録媒体用、電気絶縁用、その他一般工業用などに広く利用できる。

次に、実施例を掲げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
熱可塑性樹脂として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いた。該ＰＥＴ樹脂の含水率が５０ｐｐｍ以下になるように乾燥した後、押出機に供給して２８５℃で溶融し、１０μｍカットの繊維燒結金属フィルターを通過させて濾過し、口金に導入しシート状に押出し、この溶融フィルムにワイヤー状の電極から静電荷を印加させながら冷却ロール上に密着させ冷却させた。該フィルムをハードクロムメッキ（ＨＣｒ、モース硬度Ｍｒ＝９．０）の施されたロールを用いた縦延伸機に導き予熱温度９０℃で予備加熱して、延伸温度９５℃で３．０倍延伸後、ガラス転移温度以下に冷却し一軸延伸フィルムを得た。得られた一軸延伸フィルムの両端をクリップで把持しながらテンターオーブンに導き、１１５℃に加熱された熱風雰囲気中で幅方向に３．５倍延伸後、２００℃で熱固定した。このとき、クリップの速度は３０ｍ／ｍｉｎ、得られた二軸延伸フィルムの厚みは１８８μｍであった。

製膜開始から７２時間後にフィルム表面に炭化珪素（モース硬度Ｍｋ＝９．３、体積平均粒子径１０．０μｍ）を付着させたシートを用い、接触圧０．３ＭＰａでロールを掃除した。

掃除直後に製膜されたフィルム表面を幅１ｍ、長さ１０ｍに渡り検査したところ、長さ２ｍｍ以上の傷は２個／ｍ^２と非常に少なく良好であった。また、掃除後４８時間後のフィルム表面を検査したところ長さ２ｍｍ以上の傷は３個／ｍ^２とやや増加したものの良好であった。

（実施例２〜５）
ロール掃除に用いる研磨材、研磨材に押しつけられるロールの面粗さ、及び接触圧を表１の通りにする以外は、実施例１と同様の条件で製膜及びロール掃除を行った。いずれの場合も得られたフィルム表面の傷は非常に少なく高品位であった。

（比較例１、２）
ロール掃除に、硬質物が含まれない綿製の織布を用い、研磨材に押しつけられるロールの面粗さ、及び接触圧を表１の通りに変更する以外は、実施例１と同様の条件で製膜した。得られたフィルム表面には傷が多数見られ、品位は悪かった。

本発明は、フィルムの製造方法に限らず、紙の製造方法などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。

Claims (6)

1. 複数の回転ロールを備え、ロールの周速差により熱可塑性樹脂からなるシート状物を延伸する延伸装置の、少なくとも１本の回転ロールを掃除する回転ロール掃除方法において、回転ロールの表面に研磨材を押しつけることにより、ロール表面の付着物を除去するロール表面の掃除方法。
2. 該研磨材に含まれる硬質物の中で硬度の最も高いもののモース硬度Ｍｋと、研磨材に押しつけられる回転ロールのモース硬度Ｍｒとの比Ｍｋ／Ｍｒが、１．００〜１．２０の範囲である請求項１に記載のロール表面の掃除方法。
3. 該研磨材に押しつけられる回転ロールの表面モース硬度Ｍｒが６〜９の範囲であり、かつ、面粗さが０．０１〜５．０Ｓの範囲である請求項１又は２に記載のロール表面の掃除方法。
4. 該研磨材に含まれる硬質物の体積平均粒子径が５．０〜３０．０μｍの範囲である請求項１〜３のいずれかに記載のロール表面の掃除方法。
5. 回転ロールに研磨材を押しつける接触圧が９．８×１０^４〜９．８×１０^５Ｐａの範囲である請求項１〜４のいずれかに記載のロール表面の掃除方法。
6. シート状物を挿通しながら掃除する請求項１〜５のいずれかに記載のロール表面の掃除方法。