JP2013176971A - 表面保護フィルムの製造方法およびフィルムの製造装置 - Google Patents

表面保護フィルムの製造方法およびフィルムの製造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】フィルムの片面に微粘着性を有し、フィルムをロール状に巻き取ったり、又は積み重ねたりする際にブロッキングし難く、およびフィッシュアイが少ないフィルムを得ることができる表面保護フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】表面保護フィルムの製造方法であって、熱可塑性樹脂をTダイから溶融押出しすることによって、熱可塑性樹脂溶融膜を得る工程(工程1)、
該熱可塑性樹脂溶融膜を、下記の要件(1)および要件(2)のいずれをも満足する金属製冷却ロールと、下記の要件(3)および要件(4)のいずれをも満足する弾性ロールとで挟圧し、該挟圧を行う際に、下記の要件(5)を満足する調整を行いながら、フィルムを得る工程(工程2)、
および該フィルムを巻き取る工程(工程3)
を有する厚さ25〜100μmの表面保護フィルムの製造方法。
【選択図】図1

Description

本発明は、フィルムの片面に微粘着性を有し、フィルムをロール状に巻き取ったり、又は積み重ねたりする際にブロッキングし難く、およびフィッシュアイが少ないフィルムを得ることができる表面保護フィルムの製造方法およびフィルムの製造装置に関するものである。
表面保護フィルムは、被着物の表面に該フィルムを貼り合わせることによって被着物の表面を保護するためのフィルムである。表面保護フィルムは、被着物を破壊することなく被着物から該フィルムを剥離することができる必要がある。そのため表面保護フィルムには、その一方の表面が微粘着性を有することが求められる。また、表面保護フィルムにフィッシュアイがあると、該フィルムを被着物と貼り合わせることによって被着物に凹み傷がつくことや、該フィルムを貼り合わせた被着物の異物検査時に誤検知されたりすることがあるため、フィッシュアイが少ない表面保護フィルムが求められている。
フィッシュアイが少ないフィルムを得る方法として、例えば、特許文献1には、熱可塑性樹脂溶融膜を、特定の金属製冷却ロールと、特定の弾性ロールとで挟圧する際に、挟圧される部分の該熱可塑性樹脂溶融膜の幅を、該金属製冷却ロールの面長より小さく、該弾性ロールの面長より大きくなるように調整して熱可塑性樹脂溶融膜を挟圧する方法が記載されている。
特開2011−173415号公報
しかしながら、特許文献1に記載された方法では、ネックインの大きい熱可塑性樹脂を用いてフィルムを製造できない場合があった。具体的には、溶融膜幅が弾性ロール幅より狭くなるので、弾性ロールと金属製冷却ロールが直接接触してしまうことや、エッジビード部と呼ばれる溶融膜両端の厚みが大きい部分を弾性ロールと金属製冷却ロールとで挟むために溶融膜の中央部に十分な押圧がかからず、フィルムを安定して製造できないことがあった。
かかる状況の下、本発明の課題は、ネックインが大きい樹脂でもフィルムの片面に微粘着性を有し、フィルムをロール状に巻き取ったり、又は積み重ねたりする際にブロッキングし難く、およびフィッシュアイが少ないフィルムを得ることができる表面保護フィルムの製造方法およびフィルムの製造装置を提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討の結果、本発明が上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明の第一の態様は、表面保護フィルムの製造方法であって、熱可塑性樹脂をTダイから溶融押出しすることによって、熱可塑性樹脂溶融膜を得る工程(工程1)、
該熱可塑性樹脂溶融膜を、下記の要件(1)および要件(2)のいずれをも満足する金属製冷却ロールと、下記の要件(3)および要件(4)のいずれをも満足する弾性ロールとで挟圧し、該挟圧を行う際に、下記の要件(5)を満足する調整を行いながら、フィルムを得る工程(工程2)、
および該フィルムを巻き取る工程(工程3)
を有する厚さ25〜100μmの表面保護フィルムの製造方法に係るものである。
要件(1):該金属製冷却ロールの表面の表面粗さが、最大高さ(Rmax)で2.0μm以上であること。
要件(2):該金属製冷却ロールの内部温調温度が、15℃以上かつ該熱可塑性樹脂の結晶化温度−40℃以下であること。
要件(3):該弾性ロールの表面が金属製であり、かつ鏡面であること。
要件(4):該弾性ロールの面長が該金属製冷却ロールの面長より小さいこと。
要件(5):位置調整部材を用いて、該熱可塑性樹脂溶融膜の幅方向において、該熱可塑性樹脂溶融膜の右端の位置を、該金属製冷却ロールの右端と該弾性ロールの右端との間に調整し、該熱可塑性樹脂溶融膜の左端の位置を、該金属製冷却ロールの左端と該弾性ロールの左端との間に調整すること。
本発明の第二の態様は、表面保護フィルムの製造方法であって、熱可塑性樹脂をTダイから溶融押出しすることによって、熱可塑性樹脂溶融膜を得る工程(工程1)、
下記の要件(1)および要件(2)のいずれをも満足する金属製冷却ロールと、下記の要件(3)および要件(4)のいずれをも満足する弾性ロールとで熱可塑性樹脂溶融膜を挟圧してフィルムを製造する工程であって、該熱可塑性樹脂溶融膜の幅方向において、該熱可塑性樹脂溶融膜の右端の位置が、該金属製冷却ロールの右端と該弾性ロールの右端との間に、該熱可塑性樹脂溶融膜の左端の位置が、該金属製冷却ロールの左端と該弾性ロールの左端との間になるように、該金属製冷却ロールと該弾性ロールとで該熱可塑性樹脂溶融膜を挟圧する工程(工程2−1)、
位置調整部材を用いて、該熱可塑性樹脂溶融膜の右端の位置が、該金属製冷却ロールの右端と該弾性ロールの右端との間にあり、該熱可塑性樹脂溶融膜の左端の位置が、該金属製冷却ロールの左端と該弾性ロールの左端との間にある状態を維持しながら、該金属製冷却ロールと該弾性ロールとで該熱可塑性樹脂溶融膜を挟圧してフィルムを製造する工程(工程2−2)、
および該フィルムを巻き取る工程(工程3)を有する厚さ25〜100μmの表面保護フィルムの製造方法に係るものである。
要件(1):該金属製冷却ロールの表面の表面粗さが、最大高さ(Rmax)で2.0μm以上であること。
要件(2):該金属製冷却ロールの内部温調温度が、15℃以上かつ該熱可塑性樹脂の結晶化温度−40℃以下であること。
要件(3):該弾性ロールの表面が金属製であり、かつ鏡面であること。
要件(4):該弾性ロールの面長が該金属製冷却ロールの面長より小さいこと。
また、本発明は、Tダイと、上記の要件(1)および要件(2)のいずれをも満足する金属製冷却ロールと、上記の要件(3)および要件(4)のいずれをも満足する弾性ロールと、Tダイから溶融押出された熱可塑性樹脂溶融膜の位置を調整するための位置調整部材とを備えるフィルムの製造装置に係るものである。
本発明により、片面に微粘着性を有し、ロール状に巻き取ったり、又は積み重ねたりする際にブロッキングし難く、およびフィッシュアイが少ない表面保護フィルムを得ることができる。
本発明に関わる装置の一部を示す概略図の一例である。 ダイの正面側から見た本発明に関わる装置の一部を示す概略図の一例である。 熱可塑性樹脂溶融膜の進行方向に沿って見た、本発明に関わる熱可塑性樹脂溶融膜と金属製冷却ロールとの密着状態(右端と左端が密着)を示す概略図の一例である。 熱可塑性樹脂溶融膜の進行方向に沿って見た、本発明に関わる熱可塑性樹脂溶融膜と金属製冷却ロールとの密着状態(右端に近い部分と左端に近い部分が密着)を示す概略図の一例である。 熱可塑性樹脂溶融膜の進行方向に沿って見た、本発明に関わる熱可塑性樹脂溶融膜と金属製冷却ロールとの密着状態(全幅が密着)を示す概略図の一例である。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本発明の表面保護フィルムの製造方法は、熱可塑性樹脂をTダイから溶融押出しすることによって、熱可塑性樹脂溶融膜を得る工程(以下、「工程1」と記載することがある。
)、該熱可塑性樹脂溶融膜を、下記の要件(1)および要件(2)のいずれをも満足する金属製冷却ロールと、下記の要件(3)および要件(4)のいずれをも満足する弾性ロールとで挟圧し、該挟圧を行う際に、下記の要件(5)を満足する調整を行いながら、フィルムを得る工程(以下、「工程2」と記載することがある。)、および該フィルムを巻き取る工程(工程3)を有する。
要件(1):該金属製冷却ロールの表面の表面粗さが、最大高さ(Rmax)で2.0μm以上であること。
要件(2):該金属製冷却ロールの内部温調温度が、15℃以上かつ該熱可塑性樹脂の結晶化温度−40℃以下であること。
要件(3):該弾性ロールの表面が金属製であり、かつ鏡面であること。
要件(4):該弾性ロールの面長が該金属製冷却ロールの面長より小さいこと。
要件(5):位置調整部材を用いて、該熱可塑性樹脂溶融膜の幅方向において、該熱可塑性樹脂溶融膜の右端の位置を、該金属製冷却ロールの右端と該弾性ロールの右端との間に調整し、該熱可塑性樹脂溶融膜の左端の位置を、該金属製冷却ロールの左端と該弾性ロールの左端との間に調整すること。
工程1は、1種または2種以上の熱可塑性樹脂をTダイから溶融押出しすることによって、1層または2層以上の層を有する熱可塑性樹脂溶融膜を得る工程である。
工程1で用いる熱可塑性樹脂は、結晶性を有する熱可塑性樹脂である。
ここで、「結晶性を有する」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、結晶の融解に伴う吸熱ピークがみられるものをいう。このような樹脂として、好ましくは、ポリオレフィン系樹脂であり、より好ましくは、ポリエチレン系樹脂またはポリプロピレン系樹脂であり、更に好ましくは、ポリエチレン系樹脂である。
ポリエチレン系樹脂とは、エチレンに由来する構成単位の含有量(重量%)が50重量%以上含まれる樹脂を意味する(ただし、ポリエチレン系樹脂の全重量を100重量%とする)。ポリエチレン系樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、エチレンの単独重合体、エチレンと炭素数4〜12のα−オレフィンとの共重合体、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体、エチレンと不飽和カルボン酸との共重合体、エチレンと不飽和カルボン酸エステルとの共重合体、エチレンとビニルシクロヘキサンとの共重合体等が挙げられる。α−オレフィンとしては、例えば、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチルペンテン−1等が挙げられ、不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられ、不飽和カルボン酸エステルとしては、例えば、エチルアクリレート、メチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ステアリルアクリレート、グリシジルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、グリシジルメタクリレート等が挙げられる。エチレンと炭素数4〜12のα−オレフィンとの共重合体として、例えば、エチレンと1−ブテンとの共重合体、エチレンと1−ヘキセンとの共重合体、エチレンと1−オクテンとの共重合体等が挙げられる。エチレンに由来する構成単位の含有量(重量%)は、好ましくは、60重量%以上であり、より好ましくは、70重量%以上であり、更に好ましくは、80重量%以上である。
ポリプロピレン系樹脂としては、例えば、プロピレン単独重合体、プロピレンと、エチレンおよび炭素数4〜12のα−オレフィンの1種以上との共重合体、主にプロピレンからなるモノマーを重合して得られる重合体成分と、プロピレンとエチレンおよび/または炭素数4〜12のα−オレフィンからなるモノマーを共重合して得られる共重合体成分を、少なくとも2段以上の多段で製造して得られるポリプロピレン系共重合体等が挙げられる。ポリプロピレン系樹脂に含まれるプロピレンに由来する構造単位の含有量(重量%)として、好ましくは、60重量%以上であり、より好ましくは、70重量%以上であり、更に好ましくは、80重量%以上である(ただし、ポリプロピレン系樹脂の全重量を100重量%とする。)。
本発明で用いられる結晶性を有する熱可塑性樹脂が、工程2で、金属製冷却ロールと弾性ロールとで熱可塑性樹脂溶融膜が挟圧される際に、金属製冷却ロールと弾性ロールの表面温度が熱可塑性樹脂の結晶化温度より低いと、熱可塑性樹脂の結晶化により熱可塑性樹脂の粘度が高まり、フィルム切れが生じにくい。
熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)は0℃以下であることが好ましく、より好ましくは−10℃以下である。工程2で、通常、ロールの温度はロール表面に水分が結露する温度よりも高い温度、あるいは冷却ロールが冷却水で冷却される場合は、通常冷却水循環装置等の装置で可能な冷却水温度以上の温度、すなわち10℃以上である。このような温度である金属製冷却ロールと弾性ロールとで熱可塑性樹脂溶融膜が挟圧されることによって熱可塑性樹脂溶融膜が冷却される際に、熱可塑性樹脂のTgが0℃以下であると、熱可塑性樹脂が脆くなりにくいためフィルム切れ等のトラブルが生じにくい。
熱可塑性樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。ひとつの層を構成する樹脂は1種単独でもよく、また2種以上の混合物でもよい。2種以上の熱可塑性樹脂を混合する方法は、通常の混合操作、例えば、タンブラーブレンダー法、ヘンシェルミキサー法、バンバリーミキサー法、押出造粒法、または計量混合機を用いて樹脂を所定の配合比で混合する方法等が挙げられる。これらの方法によって得られた混合物を押出機に投入すればよい。
また、本発明のフィルムは単層であってもよく、または複数の層が積層されたものであってもよい。複数の層が積層されたフィルムを得る方法としては、例えば、共押出法によって、熱可塑性樹脂からなる層が2層以上積層されたフィルムを得ることができる。
工程1で用いる熱可塑性樹脂には、本発明の効果を損なわない限り、必要に応じて、添加剤を混合してもよい。添加剤としては、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、金属不活性剤等が挙げられる。被着物への残存付着物を少なくするという観点から、熱可塑性樹脂に対する添加剤の割合として好ましくは、500ppm以下であり、より好ましくは250ppm以下である。また滑剤や抗ブロッキング剤は、被着物を汚染したり、傷をつけたりしない程度に添加してもよい。
これらの添加剤は、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂に予め練り込まれたマスターバッチの形態であってもよい。本発明の効果を損なわない限り、マスターバッチのベース樹脂の種類に特に制限はない。
工程1において、Tダイのリップ内の溶融樹脂温度またはTダイから押し出された直後の溶融樹脂温度が200℃以上となるようにTダイから溶融押出しすることが好ましい。これにより、工程2で用いる弾性ロールの表面の平滑性が熱可塑性樹脂溶融膜に転写されやすく、得られるフィルム表面が平滑になりやすいため、得られたフィルムを被着物に貼り合わせた際の密着性が高まる。前記温度は、より好ましくは、240℃以上であり、さらに好ましくは、270℃以上である。溶融樹脂温度が高過ぎると、金属製の表面をもつ鏡面の弾性ロールや、抱き角が大きい金属製冷却ロールに熱可塑性樹脂の溶融膜が巻きつきやすくなったり、熱可塑性樹脂の熱劣化が激しくなったりするため、該温度が300℃以下であることが好ましく、より好ましくは290℃以下である。
押出機とTダイとの間に配されるブレーカープレートに金網フィルター、金属繊維焼結フィルター等のフィルターをセットしておき、予めある程度フィッシュアイや異物を除いておくと、溶融膜を挟圧する時にフィッシュアイを押し潰しやすいため、好ましい。特に大きめのフィッシュアイはなるべく除いておくことが望ましい。さらにはリーフディスクフィルターを押出機とダイの間に配置し、予めフィッシュアイや異物をある程度除去しておくことが好ましい。
工程2は、工程1によって得られた熱可塑性樹脂溶融膜を、下記の要件(1)および要件(2)のいずれをも満足する金属製冷却ロール(以下、単に「金属製冷却ロール」と記載することがある。)と、下記の要件(3)および要件(4)のいずれをも満足する弾性ロール(以下、単に「弾性ロール」と記載することがある。)とで挟圧し、該挟圧を行う際に、下記の要件(5)を満足する調整を行いながら、フィルムを得る工程である。工程2によって、工程1によって得られた熱可塑性樹脂溶融膜が冷却固化され、フィルムが得られる。
要件(1):該金属製冷却ロールの表面の表面粗さが、最大高さ(Rmax)で2.0μm以上であること。
要件(2):該金属製冷却ロールの内部温調温度が、15℃以上かつ該熱可塑性樹脂の結晶化温度−40℃以下であること。
要件(3):該弾性ロールの表面が金属製であり、かつ鏡面であること。
要件(4):該弾性ロールの面長が該金属製冷却ロールの面長より小さいこと。
要件(5):位置調整部材を用いて、該熱可塑性樹脂溶融膜の幅方向において、該熱可塑性樹脂溶融膜の右端の位置を、該金属製冷却ロールの右端と該弾性ロールの右端との間に調整し、該熱可塑性樹脂溶融膜の左端の位置を、該金属製冷却ロールの左端と該弾性ロールの左端との間に調整すること。
本発明において、工程2における調整としては、金属製冷却ロールと弾性ロールとで熱可塑性樹脂溶融膜を挟圧する前に、位置調整部材を用いて、該熱可塑性樹脂溶融膜の幅方向において、少なくとも該熱可塑性樹脂溶融膜の右端または右端に近い部分と、左端または左端に近い部分とを該金属製冷却ロールに密着させ、該熱可塑性樹脂溶融膜の幅方向において、該熱可塑性樹脂溶融膜の右端の位置を、該金属製冷却ロールの右端と該弾性ロールの右端との間に調整し、該熱可塑性樹脂溶融膜の左端の位置を、該金属製冷却ロールの左端と該弾性ロールの左端との間に調整することが好ましい。このように調整することで、該熱可塑性樹脂溶融膜のネックインを抑制することができる。位置調整部材を用いて、熱可塑性樹脂溶融膜を金属製冷却ロールに密着させる際には、該熱可塑性樹脂溶融膜の幅方向において、全幅を該金属製冷却ロールに密着させてもよい。溶融膜を金属製冷却ロールと弾性ロールとで挟圧した後も、位置調整部材によって、該熱可塑性樹脂溶融膜の右端または右端に近い部分と、左端または左端に近い部分とを該金属製冷却ロールに密着させ、該熱可塑性樹脂溶融膜の幅方向において、該熱可塑性樹脂溶融膜の右端の位置を、該金属製冷却ロールの右端と該弾性ロールの右端との間に調整し、該熱可塑性樹脂溶融膜の左端の位置を、該金属製冷却ロールの左端と該弾性ロールの左端との間に調整しながら、フィルムを製造することが好ましい。
位置調整部材としては、例えば、エアノズル、バキュームボックス、静電ピニング部材が挙げられる。
エアノズルを用いる方法においては、図1および図2に示すように、熱可塑性樹脂溶融膜の左右の両端部近傍に設置された2つのエアノズルから噴出させたエアをTダイから押し出された熱可塑性樹脂溶融膜の両端部に吹きつけて、熱可塑性樹脂溶融膜を金属製冷却ロールに押付けることによって、熱可塑性樹脂溶融膜の幅が弾性ロールの幅よりも広くなるようにネックインを抑制させる。
工程2は、次の2つの工程を有していてもよい。該2つの工程は、金属製冷却ロールと、弾性ロールとで熱可塑性樹脂溶融膜を挟圧してフィルムを製造する工程であって、該熱可塑性樹脂溶融膜の幅方向において、該熱可塑性樹脂溶融膜の右端の位置が、該金属製冷却ロールの右端と該弾性ロールの右端との間に、該熱可塑性樹脂溶融膜の左端の位置が、該金属製冷却ロールの左端と該弾性ロールの左端との間になるように、該金属製冷却ロールと該弾性ロールとで該熱可塑性樹脂溶融膜を挟圧する工程(工程2−1)と、
位置調整部材を用いて、該熱可塑性樹脂溶融膜の右端の位置が、該金属製冷却ロールの右端と該弾性ロールの右端との間にあり、該熱可塑性樹脂溶融膜の左端の位置が、該金属製冷却ロールの左端と該弾性ロールの左端との間にある状態を維持しながら、該金属製冷却ロールと該弾性ロールとで該熱可塑性樹脂溶融膜を挟圧してフィルムを製造する工程(工程2−2)である。
Tダイの吐出口の幅が弾性ロールの幅以上であるにも関わらず、金属製冷却ロールと弾性ロールで溶融膜を挟圧するときの溶融膜の幅が弾性ロールの幅よりも狭い場合に、エアノズルを用いる方法としては、次の方法が挙げられる。熱可塑性樹脂溶融膜の幅が弾性ロールの幅よりも広くなるまで、フィルムの引取速度を十分に遅くして、ネックインを抑制する。その後、弾性ロールと金属製冷却ロールとで熱可塑性樹脂溶融膜を挟圧する。ネックインが大きい樹脂の場合には、この状態で所定の引取速度まで速度を上げようとするとネックインが大きくなり、熱可塑性樹脂溶融膜の幅が弾性ロールの幅よりも狭くなってしまい、製膜ができない。従って、溶融膜を挟圧した後、エアノズルを用いて熱可塑性樹脂溶融膜の両端にエアを吹きつけて溶融膜を金属製冷却ロールに押付けてネックインを抑制し、十分に熱可塑性樹脂溶融膜の幅が弾性ロールの幅より広くなってから、所定の引取速度まで速度を上げていけばよい。
また、さらにネックインが大きい樹脂で、フィルムの引取速度を十分に遅くしてもなお熱可塑性樹脂溶融膜の幅が弾性ロールの幅よりも広げることができない場合には、まずエアノズルを用いて熱可塑性樹脂溶融膜の両端にエアを吹きつけて溶融膜を金属製冷却ロールに押付けてネックインを抑制し、十分に熱可塑性樹脂溶融膜の幅が弾性ロールの幅より広くなってから、弾性ロールを溶融膜に押付けて溶融膜を挟圧し、その後、必要に応じてさらにエアノズルからのエアの吹きつけを調整したうえで、所定の引取速度まで速度を上げていけばよい。
工程2で用いる金属製冷却ロールは、その表面の表面粗さが、最大高さ(Rmax)で2.0μm以上であり、好ましくは、2.5μm以上であり、より好ましくは4.5μm以上である。表面の表面粗さが、最大高さ(Rmax)で2.0μm以上である金属製冷却ロールを用いると、該金属製冷却ロールの表面が熱可塑性樹脂溶融膜の片面に転写され、該金属製冷却ロールに接触した側の熱可塑性樹脂溶融膜の表面が適度にあれることにより、ブロッキングしにくいフィルムが得られる。このような金属製冷却ロールには、一般に梨地ロール、セミマットロール、マットロールと呼ばれているものが含まれる。
得られたフィルムが工程3で巻き取られる際には、フィルムのあれた表面と、あれていない表面とが重なり合う。金属製冷却ロールの表面が転写されたフィルム表面のあれが大きすぎると、該表面と接する、表面あれのないフィルム表面に傷がつきやすくなることがある。また、本発明の方法で得られるフィルムを光学フィルムなどのフィルム状物の表面を保護するために用いる場合には、表面が鏡面である弾性ロールと接触して形成されたフィルム表面が被着物と接触するように該フィルムを貼合するが、表面保護フィルムが貼合された光学フィルムを巻き取ったり、重ね合わせたりすると、金属製冷却ロールの表面あれが転写されたフィルム表面が、被着物である光学フィルム等の、表面保護フィルムが貼り合わされていない方の面に接触するため、光学フィルム等の表面に傷をつけやすくなったりするおそれがある。このような問題を生じにくくするため、金属製冷却ロール表面の表面粗さは、最大高さ(Rmax)として好ましくは、10μm以下であり、より好ましくは、8μm以下であり、更に好ましくは、6μm以下である。なお、最大高さ(Rmax)は、JIS B0601−1982に規定されている。
工程2で用いる金属製冷却ロールの金属の材質は一般的にフィルム加工機の冷却ロールに用いられているものであれば特に制限はなく、例えば、炭素鋼やステンレス鋼などが挙げられ、さらにこれらに硬質クロムメッキ処理を施したものが好ましい。冷却効率の点から冷却ロールの表面材質は金属製が好ましい。
工程2で用いる金属製冷却ロールの内部温調温度は、15℃以上かつ熱可塑性樹脂の結晶化温度−40℃以下である。金属製冷却ロールの内部温調温度は、ロール内に水や油等の冷却媒体を流すことによって調整できる。内部温調温度とは、金属製冷却ロールの内部に導入される直前の、入り側配管内を流れる水等の冷却媒体の温度で、例えば入り側配管に温度計や温度センサー等を設置して配管内を流れる冷却媒体の温度を測定できる。金属製冷却ロールの内部温調温度を熱可塑性樹脂の結晶化温度−40℃以下とすることによって、熱可塑性樹脂溶融膜が金属製冷却ロールと弾性ロールで挟圧される際に、熱可塑性樹脂の弾性が十分な大きさをもつほどに該溶融膜が冷却されるため、フィルムが切れにくくなる。一方金属製冷却ロールの内部温調温度が熱可塑性樹脂の結晶化温度−40℃よりも高いと、熱可塑性樹脂溶融膜が金属製冷却ロールから離れにくくなる、いわゆる離ロール不良が生じる場合がある。金属製冷却ロールの内部温調温度が15℃より低いと、金属製冷却ロールの表面形状が熱可塑性樹脂溶融膜に十分に転写されず、得られるフィルムがブロッキングすることがある。またフィルム加工時の環境によっては、金属製冷却ロールが結露する可能性もあり好ましくない。
結晶化温度は、例えば、示差走査熱量計を用いて、樹脂の融点以上まで昇温させた後、降温させた際の発熱ピークを示す温度である。
工程2で用いる弾性ロールは、その表面が金属製であり、かつその表面が鏡面である。
ここで、「弾性ロールの表面が、鏡面である」とは、弾性ロールの表面の表面粗さが、最大高さ(Rmax)で0.5μm以下であることを意味し、好ましくは、0.3μm以下であり、より好ましくは0.2μm以下である。表面が鏡面である弾性ロールを用いると、製造するフィルムの表面の平滑性が高まり、フィルムとして被着物に貼り合わせる際に密着しやすくなり、すなわち微粘着性の効果が得られる。
弾性ロールの表面の表面粗さが、最大高さ(Rmax)で0.5μmを超えると、被着物を貼り合わす面の平滑性が悪く、粘着性が低下しやすくなる。最大高さ(Rmax)として好ましくは、0.01〜0.5μmである。
工程2で用いる弾性ロールは、その表面が、金属製である。内面には、弾性体の材質が貼りあわされていてもよいし、または金属製の薄いスリーブの中に、該スリーブとスリーブの内面の全周で接触するのではなく、フィルム製造時にフィルムを挟圧する部分付近のみで接触しているゴムロールが存在し、金属製の薄いスリーブとゴムロールの隙間には冷却水や加熱用の水や油等が存在していてもよい。金属としては、例えば、ニッケルに硬質クロムメッキされたもの等が挙げられる。弾性体としては、例えば、ゴム等が挙げられる。工程2で用いる弾性ロールとしては、例えば、フレックスロール(商品名:住友重機械モダン株式会社製)、TESロール(商品名:東芝機械株式会社製)、UFロール(商品名:日立造船株式会社製)等が挙げられる。特に、弾性ロールにおける溶融膜を挟圧する部分を含むロールの幅方向の部分が、ロールの両端まで全て弾性変形可能であれば、ロールの幅方向の全てにおいてロールが弾性変形できる。このようなロールは、よりフィッシュアイを押し潰しやすく、好ましい。
表面が、金属製でなく、表面が、ゴム等の弾性体であるロールを用いた場合、弾性体の弾性力は用いる材質によって固有であるため、熱可塑性樹脂溶融膜への面圧力を変化させるときには、面圧力の異なる他材質の弾性体にその都度交換が必要となり手間がかかる。
一方、表面が、金属製の材質であるロールを用いた場合、ロールの内部に存在する、水等の冷却用流体の供給圧力を変化させるだけで熱可塑性樹脂溶融膜への面圧力を変更することができる場合がある。また表面がゴムより金属の方がフィッシュアイを押し潰しやすい。さらにゴムロールでは表面の温度の制御が必ずしも容易ではないが、表面が金属製の弾性ロールでは、金属の熱伝導率が大きいため、内部に通水することにより、ロール温度を調整しやすい。
工程2で用いる金属製冷却ロールと、弾性ロールの表面粗さを所定のあらさに加工する方法としては、例えば、バフ研磨等の公知の表面仕上げ方法を用いることができる。
工程2で用いる弾性ロールの内部温調温度は、ロール内に水や油等の冷却媒体を流すことによって調整できる。弾性ロールの内部温調温度とは、弾性ロールの内部に導入される直前の、入り側配管内を流れる水等の冷却媒体の温度で、例えば入り側配管に温度計や温度センサー等を設置して配管内を流れる冷却媒体の温度を測定できる。弾性ロールの内部温調温度は10℃以上であることが好ましい。温度が低すぎると結露が生じやすくなる。
また弾性ロールの内部温調温度が熱可塑性樹脂の結晶化温度以上では溶融膜がロールに巻きつきやすくなるため、結晶化温度より低くすることが好ましい。
工程2で用いる金属製冷却ロールの面長は、熱可塑性樹脂溶融膜の幅よりも大きくないと溶融膜が金属製冷却ロールの側面に回りこんだりするため製膜が困難となる。また弾性ロールの面長は熱可塑性樹脂溶融膜の幅よりも広いと、弾性ロールの両端が直接金属製冷却ロールに接触し、ロールが傷む。従って熱可塑性樹脂溶融膜の幅が弾性ロールの幅よりも大きくなるように、熱可塑性樹脂溶融膜のネックイン幅を調整する必要がある。ネックインの調整は、溶融樹脂の温度、熱可塑性樹脂溶融膜の引取速度、エアギャップ等を適切に選択することにより行えばよい。しかしそれでも熱可塑性樹脂溶融膜の幅が弾性ロールの幅よりも小さい場合には、バキュームボックス(あるいはバキュームチャンバー)を併用し、熱可塑性樹脂溶融膜を金属製冷却ロールに吸い付けるようにして密着させることによってエアギャップを短くすることができる。あるいは熱可塑性樹脂溶融膜の両端部または両端部に近い部分にエアノズルを用いてエアを吹き付けたり、あるいは静電ピニング部材を用いることによって熱可塑性樹脂溶融膜の少なくとも両端部または両端部に近い部分を金属製冷却ロールに押付けて密着させることによってネックインを抑制できる。ここで両端部に近い部分とは必ずしも熱可塑性樹脂溶融膜の最も端の部分でなくてもよく、例えば、熱可塑性樹脂溶融膜の最も端の部分は金属製冷却ロールに密着していないが、熱可塑性樹脂溶融膜の端から例えば水平方向に2〜3cm程度中央よりの範囲内のどこかの部分が金属製冷却ロールに密着しているという状態でもよい。また少なくとも熱可塑性樹脂溶融膜の両端部または両端部に近い部分が密着していれば、溶融膜の幅方向の他の部分は金属製冷却ロールに密着していてもしていなくてもよいが、該ロールに密着している方が好ましい。このようにして熱可塑性樹脂溶融膜のネックインを抑制することによって熱可塑性樹脂溶融膜の幅を弾性ロールの幅よりも大きくすることができる。またフィルムの引取速度を遅くしてネックインを小さくし、弾性ロールによって熱可塑性樹脂溶融膜を金属製冷却ロールに押付けた後に、所定の引取速度まで速度を増加させていく場合、速度が増加するとともにネックインが大きくなり、熱可塑性樹脂溶融膜の幅が弾性ロールの幅より小さくなる場合には、低速で溶融膜を挟圧した後に、前述のごとくバキュームボックス、エアノズルあるいは静電ピニング部材を使用してネックインを抑制することができる。またこれらのことから弾性ロールの面長は金属製冷却ロールの面長より小さいことが必要である。ここで面長とはロールの構造のうち、ダイから押し出された溶融膜が接触する部分として設計されたロールの幅方向の長さのことである。また安定して製膜を行うためには、熱可塑性樹脂溶融膜の幅方向や流れ方向の厚み分布を可能な限り小さくすることが好ましい。また弾性ロールは、熱可塑性樹脂溶融膜の両端のエッジビード部とは可能な限り接触しないことが望ましい。
工程2における挟圧とは、金属製冷却ロールと、前記弾性ロールとで、これらのロールの間を通過する、Tダイから押出された熱可塑性樹脂溶融膜を挟むことである。
前記金属製冷却ロールと、前記弾性ロールとで、工程1によって得られる少なくとも1層以上の熱可塑性樹脂溶融膜を挟圧する方法としては、例えば、前記金属製冷却ロールの位置を固定し、前記弾性ロールを移動させて溶融膜を金属製冷却ロールに押し付ける方法、前記弾性ロールの位置を固定し、前記金属製冷却ロールを移動させて溶融膜を弾性ロールに押し付ける方法等が挙げられ、好ましくは、前記金属製冷却ロールの位置を固定し、前記弾性ロールを移動させて溶融膜を金属製冷却ロールに押し付ける方法である。溶融膜を押し付ける際の圧力は、熱可塑性樹脂溶融膜が、前記金属製冷却ロールに完全に密着する圧力以上であればよく、熱可塑性樹脂溶融膜の溶融粘度や熱可塑性樹脂溶融膜の厚みなどによって適宜調整すればよい。
工程2で前記金属製冷却ロールと、前記弾性ロールとで、工程1によって得られる熱可塑性樹脂溶融膜を挟圧することによって、該熱可塑性樹脂溶融膜が冷却固化され、フィルムが得られる。この際に、前記弾性ロールと接触した熱可塑性樹脂溶融膜の片面が平滑となり、該面が微粘着性を発現する。また、前記金属製冷却ロールと接触した熱可塑性樹脂溶融膜の片面は、該金属製冷却ロールの表面が転写されるため、得られるフィルムの片面がブロッキングしにくくなるとともに、フィルムの加工時にフィルムが滑りやすくなるためにフィルムがきれいに巻き取りやすくなる。さらにフィルム同士のブロッキングも軽減されているため、巻き取ったフィルムを繰り出す際にフィルムが繰り出しやすくなる。さらに挟圧によってフィッシュアイが押し潰され、フィッシュアイ存在部のフィルム表面が盛り上がることがなく平滑になるため、該フィルムを被着物に貼り合わせてもフィッシュアイ部の盛り上がり部によって被着物が傷付くことがない。
工程3は、工程2で得られるフィルムを巻き取る工程である。フィルムを巻き取る方法としては、巻取機でフィルムを巻き取る等、通常の方法で巻き取ればよい。
本発明で製造するフィルムの厚みは、25〜100μmであり、好ましくは30μm〜70μmである。
本発明の製造方法によって得られるフィルムは、表面保護フィルムとして用いられる。
例えば、樹脂板、金属板;液晶ディスプレイ用基盤ガラス、液晶表示用偏光フィルム、位相差フィルム、光拡散シート等のフラットパネルディスプレイ(FPD)用部材;ブルーレイディスク、DVD等の光ディスクを構成するフィルム;等の表面を保護するための表面保護フィルムとして好適に用いられる。
また、本発明のフィルムの製造装置は、Tダイと、下記の要件(1)および要件(2)のいずれをも満足する金属製冷却ロールと、下記の要件(3)および要件(4)のいずれをも満足する弾性ロールと、Tダイから溶融押出された熱可塑性樹脂溶融膜の位置を調整するための位置調整部材とを備える。
要件(1):該金属製冷却ロールの表面の表面粗さが、最大高さ(Rmax)で2.0μm以上であること。
要件(2):該金属製冷却ロールの内部温調温度が、15℃以上かつ該熱可塑性樹脂の結晶化温度−40℃以下であること。
要件(3):該弾性ロールの表面が金属製であり、かつ鏡面であること。
要件(4):該弾性ロールの面長が該金属製冷却ロールの面長より小さいこと。
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
[物性測定法]
実施例における物性は、以下の方法によって測定した。
(1)ブロッキング強度
上下ブロッキング法により次のように行った。後述の実施例1に記載の方法で得られたフィルムを225mm×100mmの大きさに切り出した。切り出した2枚のフィルムを、弾性ロールと接触して形成された面同士重ねたサンプルを用意した。該サンプルに23℃で、3kgの荷重をかけた状態で30分保持した。東洋精機製作所製試験機上下ブロッキング計に、フィルム面に垂直な方向に剥離するよう(上下方向)、また重ね合わせた2枚のフィルムの接触面積が100cmとなるようにサンプルを治具に取り付け、密着状態から20g/分の一定剥離速度で2枚のフィルムを剥離した。上下の冶具が開いたときの荷重を読み取り、ブロッキング強度とした。
切り出した他の2枚のフィルムを、一方のフィルムの弾性ロールと接触して形成された面と他方のフィルムの金属製冷却ロールと接触して形成された面とが接触するように重ねたサンプルを用意し、前記した方法でブロッキング強度を求めた。
(2)フィッシュアイの確認
実施例におけるフィルム中のフィッシュアイ形状は次のようにして確認した。
キーエンス製超深度形状測定顕微鏡VK−8500を用いて、フィッシュアイ(FE)部の形状観察およびフィッシュアイ部のフィルム表面の盛り上がりの高さ(突起高さ)を測定した。突起高さはフィルムの弾性ロール面に接触した側のFE部について、5箇所測定し、その平均値を求めた。なお、ここでいう突起高さとは、FE核の存在によりフィルム表面が、フィルム面内の大きさとして数十μmから数mmに渡る領域で盛り上がっている部分の最も高い部分の高さであり、フィルム表面自体の粗さによる細かい凹凸は含まない。従って、溶融膜を金属製冷却ロールと弾性ロールとで挟圧した場合、フィルムの金属製冷却ロールと接して形成されたフィルム表面には、金属製冷却ロールの表面形状が転写されているため、FEの存在有無によらず、フィルム全面に、凹凸のひとつの山あたり、フィルム面内方向の大きさ(山の幅)で数μm〜20μm程度の小さなスケールで、大きいもので3μm程度の高さの細かい凹凸が見られるが、これはフィルム表面自体の粗さであって、FEの存在に基づく突起ではないため対象外である。
[実施例1]
[樹脂]
日本エボリュー(株)から製造され、住友化学(株)から販売されている直鎖状低密度ポリエチレンであるスミカセンE FV403を用いた。結晶化温度は103.6℃であった。結晶化温度は、示差走査熱量計(パーキンエルマー製 PYRIS Diamond DSC)を用いて、24℃でサンプルをセット後、200℃/分で150℃まで昇温し、150℃で5分間保持した後、20℃まで5℃/分で降温したときの発熱ピークを示す温度とした。結晶化温度−40℃は63.6℃である。
[金属製冷却ロール]
面長が650mmであり、表面粗さがRmaxで4.5μmである、表面が梨地状の、表面が硬質クロムメッキ処理されたスチール製の冷却ロールを用いた。冷却ロールの内部温調温度は30℃に設定した。
[弾性ロール]
面長が430mmであり、ロール内部にゴム部を備えた、表面粗さが0.2Sである鏡面状の、表面が硬質クロムメッキ処理されたニッケル製である弾性ロールを用いた。
弾性ロールは両端含め、全面長において弾性変形可能なものを用いた。弾性ロールの内部温調温度は15℃に設定した。
[フィルムの作成]
住友重機械モダン社製のφ50mm押出機1台とφ40mm押出機2台の計3台の押出機を用いて、有効幅600mmのTダイからダイ温度240℃、スクリュー回転数が1分間あたり29回転の条件で、樹脂を押し出した。
押し出された溶融樹脂を、金属製冷却ロールに巻きかけ、5m/分の引取速度でフィルムを引取り、巻取機で巻き取った。この引取速度では、溶融膜の幅が、該弾性ロールの幅より大きかったため、該溶融膜の幅方向において、該溶融膜の右端の位置が、該金属製冷却ロールの右端と該弾性ロールの右端との間に、該溶融膜の左端の位置が、該金属製冷却ロールの左端と該弾性ロールの左端との間になるように、該冷却ロールと該弾性ロールで該溶融膜を挟圧した。この状態で溶融膜の両端にエアノズルを用いてエアを吹き付けて、溶融膜を金属製冷却ロールに押付けることによってネックインを抑制して溶融膜の幅を拡大させた。その後徐々に引取速度を上昇させた。引取速度が35m/分のときにフィルム厚さが30μmとなった。引取速度が35m/分のときのフィルム製造条件を維持して、フィルムを製造した。
フィルム両端をトリミングしながらフィルムを巻取り、幅300mm、厚さ30μmの1種3層のフィルムを得た。ダイはクリーンルーム内にあり、溶融樹脂はクリーンルーム内で押し出され、巻き取られた。押出機はクリーンルームの外に設置され、押出機とダイをつなぐフィードパイプがクリーンルームの壁を貫通している。ブレーカープレートには上流側から下流側に向かって、80メッシュ、120メッシュ、80メッシュの順で金網フィルターを配置した。得られたフィルムのフィッシュアイ部の突起高さや物性の測定結果を表1に示した。弾性ロールと接触して形成された面同士のブロッキング強度は39N/mであり、微粘着性が発現していた。弾性ロールと接触して形成された面と金属製冷却ロールと接触して形成された面とのブロッキング強度はほぼゼロであり、ほとんどブロッキングしなかった。弾性ロールと接して形成されたフィルム面のフィッシュアイ部の突起高さは1.1μmであり、挟圧によりフィッシュアイがほぼ押し潰されていた。金属製冷却ロールと接して形成されたフィルム面は、ほぼ平滑であった。
[比較例1]
エアノズルを使用しなかったこと以外は実施例1と同様に実施しようとしたが、引取速度を5m/分から徐々に上げていったところ、ネックインが大きく、11m/分で溶融膜の幅が弾性ロールの幅より小さくなってしまったため、直ちに10m/分に戻した。10m/分時のフィルム厚さは115μmであり、一般的な表面保護フィルムの厚さである30〜100μmへ厚みを調整する段階において、問題が生じ、製品として必要な厚みにすること自体ができなかった。
Figure 2013176971
1 Tダイ
2 金属製冷却ロール
3 弾性ロール
4 フィルム
5 エアノズル
6 熱可塑性樹脂溶融膜

Claims (7)

  1. 表面保護フィルムの製造方法であって、熱可塑性樹脂をTダイから溶融押出しすることによって、熱可塑性樹脂溶融膜を得る工程(工程1)、
    該熱可塑性樹脂溶融膜を、下記の要件(1)および要件(2)のいずれをも満足する金属製冷却ロールと、下記の要件(3)および要件(4)のいずれをも満足する弾性ロールとで挟圧し、該挟圧を行う際に、下記の要件(5)を満足する調整を行いながら、フィルムを得る工程(工程2)、
    および該フィルムを巻き取る工程(工程3)
    を有する厚さ25〜100μmの表面保護フィルムの製造方法。
    要件(1):該金属製冷却ロールの表面の表面粗さが、最大高さ(Rmax)で2.0μm以上であること。
    要件(2):該金属製冷却ロールの内部温調温度が、15℃以上かつ該熱可塑性樹脂の結晶化温度−40℃以下であること。
    要件(3):該弾性ロールの表面が金属製であり、かつ鏡面であること。
    要件(4):該弾性ロールの面長が該金属製冷却ロールの面長より小さいこと。
    要件(5):位置調整部材を用いて、該熱可塑性樹脂溶融膜の幅方向において、該熱可塑性樹脂溶融膜の右端の位置を、該金属製冷却ロールの右端と該弾性ロールの右端との間に調整し、該熱可塑性樹脂溶融膜の左端の位置を、該金属製冷却ロールの左端と該弾性ロールの左端との間に調整すること。
  2. 前記要件(5)が、位置調整部材を用いて、該熱可塑性樹脂溶融膜の幅方向において、少なくとも該熱可塑性樹脂溶融膜の右端または右端に近い部分と、左端または左端に近い部分とを該金属製冷却ロールに密着させ、該熱可塑性樹脂溶融膜の幅方向において、該熱可塑性樹脂溶融膜の右端の位置を、該金属製冷却ロールの右端と該弾性ロールの右端との間に調整し、該熱可塑性樹脂溶融膜の左端の位置を、該金属製冷却ロールの左端と該弾性ロールの左端との間に調整することを特徴とする請求項1に記載の表面保護フィルムの製造方法。
  3. 表面保護フィルムの製造方法であって、熱可塑性樹脂をTダイから溶融押出しすることによって、熱可塑性樹脂溶融膜を得る工程(工程1)、
    下記の要件(1)および要件(2)のいずれをも満足する金属製冷却ロールと、下記の要件(3)および要件(4)のいずれをも満足する弾性ロールとで熱可塑性樹脂溶融膜を挟圧してフィルムを製造する工程であって、該熱可塑性樹脂溶融膜の幅方向において、該熱可塑性樹脂溶融膜の右端の位置が、該金属製冷却ロールの右端と該弾性ロールの右端との間に、該熱可塑性樹脂溶融膜の左端の位置が、該金属製冷却ロールの左端と該弾性ロールの左端との間になるように、該金属製冷却ロールと該弾性ロールとで該熱可塑性樹脂溶融膜を挟圧する工程(工程2−1)、
    位置調整部材を用いて、該熱可塑性樹脂溶融膜の右端の位置が、該金属製冷却ロールの右端と該弾性ロールの右端との間にあり、該熱可塑性樹脂溶融膜の左端の位置が、該金属製冷却ロールの左端と該弾性ロールの左端との間にある状態を維持しながら、該金属製冷却ロールと該弾性ロールとで該熱可塑性樹脂溶融膜を挟圧してフィルムを製造する工程(工程2−2)、
    および該フィルムを巻き取る工程(工程3)を有する厚さ25〜100μmの表面保護フィルムの製造方法。
    要件(1):該金属製冷却ロールの表面の表面粗さが、最大高さ(Rmax)で2.0μm以上であること。
    要件(2):該金属製冷却ロールの内部温調温度が、15℃以上かつ該熱可塑性樹脂の結晶化温度−40℃以下であること。
    要件(3):該弾性ロールの表面が金属製であり、かつ鏡面であること。
    要件(4):該弾性ロールの面長が該金属製冷却ロールの面長より小さいこと。
  4. 前記工程(2−2)が、位置調整部材を用いて、該熱可塑性樹脂溶融膜の幅方向において、少なくとも該熱可塑性樹脂溶融膜の右端または右端に近い部分と、左端または左端に近い部分とを該金属製冷却ロールに密着させることによって、該熱可塑性樹脂溶融膜の右端の位置が、該金属製冷却ロールの右端と該弾性ロールの右端との間にあり、該熱可塑性樹脂溶融膜の左端の位置が、該金属製冷却ロールの左端と該弾性ロールの左端との間にある状態を維持しながら、該金属製冷却ロールと該弾性ロールとで該熱可塑性樹脂溶融膜を挟圧してフィルムを製造する工程であることを特徴とする請求項3に記載の表面保護フィルムの製造方法。
  5. 該位置調整部材がエアノズル、バキュームボックスまたは静電ピニング部材である請求項1または3に記載の表面保護フィルムの製造方法。
  6. Tダイと、下記の要件(1)および要件(2)のいずれをも満足する金属製冷却ロールと、下記の要件(3)および要件(4)のいずれをも満足する弾性ロールと、Tダイから溶融押出された熱可塑性樹脂溶融膜の位置を調整するための位置調整部材とを備えるフィルムの製造装置。
    要件(1):該金属製冷却ロールの表面の表面粗さが、最大高さ(Rmax)で2.0μm以上であること。
    要件(2):該金属製冷却ロールの内部温調温度が、15℃以上かつ該熱可塑性樹脂の結晶化温度−40℃以下であること。
    要件(3):該弾性ロールの表面が金属製であり、かつ鏡面であること。
    要件(4):該弾性ロールの面長が該金属製冷却ロールの面長より小さいこと。
  7. 該位置調整部材がエアノズル、バキュームボックスまたは静電ピニング部材である請求項6に記載のフィルムの製造装置。
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