JP2007216483A - ポリエステルフィルム製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理後の冷却処理時に低分子成分の析出による不具合が発生することを低コストで防止できるポリエステルフィルム製品の製造方法を提供する。
【解決手段】フィルム製造装置１０は、ポリエステルフィルム１２を加熱する熱処理室４０と、熱処理後のポリエステルフィルム１２を冷却する冷却室５０とを備える。冷却室５０では、ポリエステルフィルム１２の温度が１７０℃以上の冷却ゾーン内の、ポリエステルフィルム１２の搬送位置よりも上側の雰囲気温度が８０℃以上に制御される。
【選択図】 図２

Description

本発明はポリエステルフィルム製品の製造方法に係り、特にテンター等によって二軸延伸して熱処理した後、冷却して製造する二軸延伸ポリエステルフィルム製品の製造方法に関する。

二軸延伸ポリエステルフィルム製品は、一般に、未延伸フィルムをまず長手方向に延伸し、その一軸延伸フィルムをテンターで幅方向に延伸して二軸延伸し、この二軸延伸フィルムを熱処理した後、冷却することにより製造される。また、別の方法として、未延伸フィルムをテンターで同時二軸延伸し、熱処理を施した後、冷却することによって、二軸延伸ポリエステル製品が製造される。

このような製造方法において、熱処理は高温で行われるため、フィルム表面からはオリゴマー等の低分子成分が昇華する。この昇華した低分子成分は、後段の冷却工程で冷却されて固化すると、工程汚れの原因となり、それがフィルムに付着して製品欠点の原因となる。

たとえば、冷却処理の初期では、高温のフィルムから昇華した低分子成分が冷却ゾーンの冷たい壁面に接触して析出するので、それがフィルムに落下して付着し、製品欠点が発生するおそれがあった。

このような低分子成分の昇華による不具合を防止するため、特許文献１は、ポリエステルフィルムの両面にポリエチレンナフタレンジカルボキシレートフィルムの層を形成し、これによって、フィルム表面へのオリゴマーの析出を抑制している。

また、特許文献２は、ポリエステルフィルムの少なくとも片面に、ある特定の表面粗さを有する皮膜層を設けており、これによって、表面のオリゴマー量を低減させている。

さらに、特許文献３には、熱処理用の熱風の循環経路に白金触媒を配置し、この白金触媒によって、フィルムから発生する低分子成分を燃焼処理する方法が記載されている。
特開昭６３−１９７６４３号公報 特開平２−２７２７１３号公報 特開平１１−３４２５３５号公報

しかしながら、特許文献１、２の方法は、ポリエステルフィルムの表面に別の層を形成するため、複合押出装置が別途必要になり、コストアップが免れないという問題があった。

また、特許文献３の方法は、白金触媒による触媒処理装置が別途必要になるため、コストアップが免れないという問題があった。

別の方法として、原料であるポリエステル樹脂チップに固相重合を施すことによって、含有低分子量の含有量を低減させて、低分子成分の析出を抑制する方法が提案されている。

しかし、この場合には、固相重合工程が増えることによってコストアップするという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、高温の熱処理後に冷却処理する際に、低分子成分の析出による不具合が発生することを、低コストで防止することのできるポリエステルフィルム製品の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、ポリエステルフィルムを加熱する熱処理工程と、該熱処理工程後のポリエステルフィルムを冷却する冷却処理工程とを経てポリエステルフィルム製品を製造する製造方法において、前記冷却処理工程は、前記ポリエステルフィルムの温度が１７０℃以上である冷却ゾーンの雰囲気温度及び／又は壁面温度を、８０℃以上に制御することを特徴とする。

本発明の発明者は、ポリエステルフィルムの表面温度が１７０℃以上の冷却ゾーンにおいて雰囲気温度や壁面温度が８０℃未満になると、昇華した低分子成分が析出してポリエステルフィルム製品に欠陥を発生させるという知見を得た。

請求項１の発明はこのような知見に基づいて成されたもので、ポリエステルフィルムの表面温度が１７０℃以上の冷却ゾーンにおいて、雰囲気温度や壁面温度を８０℃以上に制御したので、析出した低分子成分がポリエステルフィルムに付着して欠陥を発生させることを防止することができる。

請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記雰囲気温度及び／又は壁面温度は、前記ポリエステルフィルムの走行位置の上側の温度であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、ポリエステルフィルムの走行位置の上側の雰囲気温度及び／又は壁面温度を８０℃以上に制御するので、ポリエステルフィルムの走行位置の上側で低分子成分が析出することを抑制することができる。これにより、析出した低分子成分が落下してポリエステルフィルムに付着し、ポリエステルフィルム製品に欠陥が発生することを確実に防止できる。

請求項３に記載の発明は請求項１又は２の発明において、前記熱処理工程の前段では、前記ポリエステルフィルムを延伸する延伸処理工程が行われることを特徴とする。

延伸処理工程の直後の熱処理工程は、ポリエステルフィルムを非常に高温で熱処理するため、冷却処理工程の初期において、ポリエステルフィルムから低分子成分が昇華しやすいという問題があるが、本発明では、昇華した低分子成分が析出してポリエステルフィルム製品に欠陥が発生することを防止できるので、延伸ポリエステルフィルム製品の製造に適している。

請求項４に記載の発明は請求項１〜３のいずれか１の発明において、前記冷却処理工程は、前記ポリエステルフィルムの走行方向に複数の冷却ゾーンを有するとともに、前記走行方向の下流側の冷却ゾーンが上流側の冷却ゾーンより温度が低いことを特徴とする。

請求項４の発明によれば、ポリエステルフィルムを走行方向において段階的に冷却することができ、低分子成分の析出による欠陥の発生を防止しつつ、冷却処理を確実に行うことができる。

本発明によれば、ポリエステルフィルムの温度が１７０℃以上の冷却ゾーンにおいて、雰囲気温度や壁面温度を８０℃以上に制御したので、ポリエステルフィルムから昇華した低分子成分の析出によってポリエステルフィルム製品の欠陥が発生することを防止することができる。

以下添付図面に従って本発明に係るポリエステルフィルム製品の製造方法の好ましい実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係るポリエステルフィルム製品の製造方法が適用されたフィルム製造装置の一例を示している。

図１に示すように製造装置１０は主として、延伸前（未延伸）のポリエステルフィルム１２を製膜する製膜工程部１４と、製膜工程部１４で製膜されたポリエステルフィルム１２をその長手方向に縦延伸する縦延伸工程部１６と、縦延伸されたポリエステルフィルム１２をその幅方向に横延伸する横延伸工程部１８と、二軸延伸されたポリエステルフィルム１２をロール状に巻き取る巻取工程部２０とで構成される。

製膜工程部１４では、押出機２２で溶融されたポリエステル樹脂がダイ２４からシート状に連続的に押し出され、回転するドラム２６上にキャストされる。そして、溶融樹脂がドラム２６の表面で冷却固化されてポリエステルフィルム１２が得られる。

このポリエステルフィルム１２は、ドラム２６から剥離された後、縦延伸工程部１６において長手方向に縦延伸される。縦延伸工程部１６では、まず、ポリエステルフィルム１２を予熱し、ポリエステルフィルム１２を加熱した状態で、二つのニップロール２８、３０に巻き掛ける。出口側のニップロール３０は、入口側のニップロール２８よりも早い速度でポリエステルフィルム１２を搬送しており、これによって、ポリエステルフィルム１２が縦方向に延伸される。

縦方向に延伸された一軸延伸ポリエステルフィルム１２は、横延伸工程部１８に送られる。横延伸工程部１８では、まず、ポリエステルフィルム１２を予熱し、ポリエステルフィルム１２を加熱した状態で、幅方向に横延伸する。この横延伸工程部１８では例えばテンターを好適に用いることができる。テンターは、ポリエステルフィルム１２の幅方向の両端部をクリップで把持し、このクリップの間隔を広げることによって、ポリエステルフィルム１２を横方向（幅方向）に延伸することができる。

横方向に延伸されたポリエステルフィルム１２は、図２に示す熱処理室４０に送られる。熱処理室４０には、ポリエステルフィルム１２の走行位置の上側と下側に、複数のチャンバ４２、４２…が設けられる。各チャンバ４２には、エアの循環ライン４４、４４…の先端部が接続され、この循環ライン４４の後端部は、熱処理室４０の内部（且つ、チャンバ４２の外部）に接続されている。また、各循環ライン４４には、熱処理室４０内のエアをチャンバ４２内に循環送気するファン４６と、その循環エアを加温して高い温度に調節する熱交換器４８が配設されている。したがって、熱処理室４０内のエアを高温に制御してチャンバ４２に送気することができる。各チャンバ４２は、ポリエステルフィルム１２に対向する面が開口されており、チャンバ４２内に送気された高温のエアをポリエステルフィルム１２に吹きつけて、ポリエステルフィルム１２の温度を高温に維持することができる。これにより、ポリエステルフィルム１２が熱処理される。

この熱処理では、ポリエステルフィルム１２が、前述したテンターのクリップによって端部を保持された状態で熱処理室４０を通過するようになっており、ポリエステルフィルム１２は結晶化温度よりも高温に維持される。これにより、延伸状態のポリエステルフィルム１２の結晶化が促進されるので、延伸ポリエステルフィルム１２の熱収縮率を低減させることができる。

熱処理されたポリエステルフィルム１２は、冷却室５０に送られる。冷却室５０には、ポリエステルフィルム１２の上側に複数のチャンバ５２、５２…が設けられ、ポリエステルフィルム１２の下側に複数のチャンバ６２、６２…が設けられる。

各チャンバ５２には、エアの循環ライン５４、５４…の先端部が接続され、この循環ライン５４の後端部は、冷却室５０の内部（且つ、チャンバ５２の外部）に接続されている。各循環ライン５４には、冷却室５０内のエアをチャンバ５２内に循環送気するファン５６と、その循環エアを冷却して温度を調節する熱交換器５８が配設されている。したがって、冷却室５０内のエアを冷却してチャンバ５２に送気することができる。各チャンバ５２は、ポリエステルフィルム１２に対向する下面が開口されており、チャンバ５２内に送気された低温のエアがポリエステルフィルム１２に吹きつけられる。これにより、ポリエステルフィルム１２の上面が冷却される。

チャンバ５２と同様に、チャンバ６２には、エアの循環ライン６４、６４…の先端部が接続され、この循環ライン６４の後端部は、冷却室５０の内部（且つ、チャンバ６２の外部）に接続されている。各循環ライン６４には、冷却室５０内のエアをチャンバ６２内に循環送気するファン６６と、その循環エアを冷却する熱交換器６８が配設されている。したがって、冷却室５０内のエアを冷却してチャンバ６２に送気することができる。各チャンバ６２は、ポリエステルフィルム１２に対向する上面が開口されており、チャンバ６２内に送気された低温のエアがポリエステルフィルム１２に吹きつけられる。これにより、ポリエステルフィルム１２の下面が冷却される。

ところで、ポリエステルフィルム１２の上側には、各チャンバ５２、５２…の上流側にセンサ６０、６０…が設けられる。センサ６０は、ポリエステルフィルム１２の表面温度を非接触で測定するセンサであり、たとえば赤外線をポリエステルフィルム１２に照射し、その反射光量を測定することによってポリエステルフィルム１２の温度を測定する赤外線センサが用いられる。このセンサ６０、６０…は、制御装置７０に接続されており、制御装置７０は、各センサ６０、６０…の測定値に基づいて、それに対応する（各チャンバ５２の）各熱交換器５８、５８…を制御し、各チャンバ５２、５２…に送気されるエアの温度を制御する。

具体的には、センサ６０で測定したポリエステルフィルム１２の表面温度が１７０℃以上の場合には、そのセンサ６０に対応するチャンバ５２から吹き出すエアの温度が８０℃以上、好ましくは８２℃以上になるように制御する。これにより、ポリエステルフィルム１２の表面温度が１７０℃以上の冷却ゾーンにおいて、ポリエステルフィルム１２近傍の雰囲気温度が８０℃以上、好ましくは８２℃以上に制御される。

さらに、制御装置７０は、センサ６０で測定したポリエステルフィルム１２の温度が１７０℃未満の場合に、そのセンサ６０に対応するチャンバ５２から吹き出すエアの温度が８０℃未満になるように制御する。これにより、ポリエステルフィルム１２の冷却を効率良く行うことができる。

さらに、制御装置７０は、ポリエステルフィルム１２の走行方向の上流側から下流側にかけて、チャンバ５２から吹き出すエアの温度が徐々に低くなるように制御する。これにより、ポリエステルフィルム１２を確実に冷却することができる。

なお、制御装置７０は、ポリエステルフィルム１２の下側のチャンバ６２、６２…から吹き出すエアの温度を、その上側のチャンバ５２、５２…と同じ温度となるように制御することが好ましい。これにより、ポリエステルフィルム１２の下側のエアが上側に周り込んだ際に不具合が発生することを防止することができる。

図１の冷却室５０で冷却されたポリエステルフィルム１２は、巻取工程部２０でロール状に巻き取られる。これにより、延伸ポリエステルフィルム１２が製造される。

次に上記の如く構成されたフィルム製造装置１０の作用について説明する。

熱処理室４０で熱処理されたポリエステルフィルム１２は非常に高温になっており、フィルム表面からオリゴマー等の低分子成分が揮発している。このため、熱処理室４０の後段の冷却室５０でポリエステルフィルム１２を冷却すると、冷却室５０の前半で低分子成分が析出し、この析出した低分子成分がポリエステルフィルム１２に付着して欠陥を発生させるおそれがある。具体的には、ポリエステルフィルム１２の表面温度が１７０℃以上の冷却ゾーンにおいて雰囲気温度や壁面温度が８０℃未満になると、析出した低分子成分によってポリエステルフィルム１２に欠陥が発生する。

そこで、本実施の形態は、制御装置７０がセンサ６０、６０…の測定値に基づいて各チャンバ５２、５２…から吹き出すエアの温度を制御することによって、ポリエステルフィルム１２の表面温度が１７０℃以上の冷却ゾーンにおいてポリエステルフィルム１２近傍の雰囲気温度を８０℃以上に制御している。したがって、本実施の形態によれば、析出した低分子成分によってポリエステルフィルム１２に欠陥が生じることを防止することができる。

また、本実施の形態は、複数のチャンバ５２、５２…を設け、このチャンバ５２、５２…ごとに温度制御を行い、ポリエステルフィルム１２の走行方向に温度が徐々に低下するようにしたので、析出した低分子成分による欠陥の発生を防止しつつ、ポリエステルフィルム１２を確実に冷却することができる。

なお、上述した実施の形態では、チャンバ５２、５２…から吹き出すエアの温度を制御することによってポリエステルフィルム１２近傍の雰囲気温度を制御したが、冷却室５０内の壁面温度を制御するようにしてもよい。この場合、冷却室５０の壁面温度をポリエステルフィルム１２の走行方向において複数箇所で測定するとともに、その測定位置ごとに壁面温度を制御できるように構成する。たとえば、冷却室５０の壁面に複数のコイルをエリアごとに埋め込んだり、複数のライトで壁面をエリアごとに照射したりするように構成する。そして、ポリエステルフィルム１２の表面温度が１７０℃以上のエリアにおいて壁面温度が８０℃以上好ましくは８２℃以上になるように温度制御する。これにより、壁面に低分子成分が析出し、この低分子成分がポリエステルフィルム１２に落下して欠陥を発生させることを防止することができる。

なお、壁面温度の制御と、前述した雰囲気温度の制御とを同時に行うようにしてもよく、この場合には、壁面温度と雰囲気温度の両方が８０℃以上好ましくは８２℃以上になるように制御することが好ましい。

図１、図２に示したフィルム製造装置１０において、ポリエステルフィルム１２の表面温度と、冷却室５０入口での雰囲気温度とを変化させながら試験を行った。そして、１週間の連続試験後に、ポリエステルフィルム１２の欠陥の発生と、冷却室５０の壁面やチャンバ５２における低分子成分の析出を調べて、判定を行った。その結果を図３に示す。なお、図３における判定は、欠陥の発生と低分子成分の析出が全くないものを「◎」、低分子成分の析出が見られるものの、欠陥の発生がないものを「○」、低分子成分の析出と欠陥の発生が認められたものを「×」とした。

図３に示すように、ポリエステルフィルム１２の温度が１８０℃の場合において、雰囲気温度が８６℃以上である実施例１、２は、低分子成分の析出すら発生しなかった。また、雰囲気温度が８０℃以上である実施例３、４は、低分子成分の析出が認められたものの、製品の欠陥は発生しなかった。

これに対して、雰囲気温度が８０℃未満である比較例１〜３は、低分子成分の析出が原因と思われるポリエステルフィルム１２の欠陥の発生が認められた。特に比較例３では、低分子成分の析出によってポリエステルフィルム１２の製造そのものが困難となった。

図３の実施例１〜４、比較例１〜３には、ポリエステルフィルム１２の温度が１８０℃の場合の試験結果を示したが、ポリエステルフィルム１２の温度が１７０℃以上の場合は同様の試験結果が得られた。

また、比較例４、５に示すように、ポリエステルフィルム１２の温度が１７０℃未満の場合には、ポリエステルフィルム１２に欠陥が発生しなかった。

本発明が適用されるフィルム製造装置の構成図 熱処理室と冷却室の構成を示す模式図 実施例の試験結果を示す表図

符号の説明

１０…フィルム製造装置、１２…ポリエステルフィルム、１４…製膜工程部、１６…縦延伸工程部、１８…横延伸工程部、２０…巻取工程部、２２…押出機、２４…ダイ、２６…ドラム、４０…熱処理室、５０…冷却室、５２…チャンバ、５４…循環ライン、５６…ファン、５８…熱交換器、６０…センサ、７０…制御装置

Claims (4)

1. ポリエステルフィルムを加熱する熱処理工程と、該熱処理工程後のポリエステルフィルムを冷却する冷却処理工程とを経てポリエステルフィルム製品を製造する製造方法において、
   前記冷却処理工程は、前記ポリエステルフィルムの温度が１７０℃以上である冷却ゾーンの雰囲気温度及び／又は壁面温度を、８０℃以上に制御することを特徴とするポリエステルフィルム製品の製造方法。
2. 前記雰囲気温度及び／又は壁面温度は、前記ポリエステルフィルムの走行位置の上側の温度であることを特徴とする請求項１に記載のポリエステルフィルム製品の製造方法。
3. 前記熱処理工程の前段では、前記ポリエステルフィルムを延伸する延伸処理工程が行われることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリエステルフィルム製品の製造方法。
4. 前記冷却処理工程は、前記ポリエステルフィルムの走行方向に複数の冷却ゾーンを有するとともに、前記走行方向の下流側の冷却ゾーンが上流側の冷却ゾーンより温度が低いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のポリエステルフィルム製品の製造方法。

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