JP2013212921A - フィルムロールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】厚みが５０〜１５０μｍであるフィルムであっても、フィルム段差によるパターンが転写されることなく巻き取られたフィルムロールを製造する方法を提供する。
【解決手段】厚みが５０〜１５０μｍである熱可塑性樹脂フィルムを巻取り、フィルムロールを製造する方法であって、巻き始めから５００層目まで、フィルムの巻取り速度（Ｖ）と１ｍ幅あたりの巻取りロールへの接触力（Ｐ）とが、式（１）および式（２）の関係を満たすことを特徴とするフィルムロールの製造方法。
０．０３≦Ｐ［Ｎ／ｍ］／Ｖ［ｍ／分］≦０．３ （１）
Ｖ≦１２０［ｍ／分］ （２）
【選択図】なし

Description

本発明は、厚みが５０〜１５０μｍである厚手の熱可塑性樹脂フィルムを巻取ってなるフィルムロールの製造方法に関するものである。

ポリエステルフィルム等の熱可塑性樹脂フィルムは、強度、耐熱性、透明性、加工性等に優れるため、食品包装用途、工業用途に広く使用されている。特に工業用途において、転写用フィルム、液晶ディスプレイ用フィルムの基材として用いられるポリエステルフィルムは、腰が強いことが求められており、厚みが２５〜１８８μｍの厚手のものが用いられている。
熱可塑性樹脂フィルムの製造においては、生産性も重要であるため、製膜したフィルムは、連続的に巻取機でコア（巻き取り用巻芯）に巻き取られる。そして、所定量のフィルムがコアに巻き取られた際には、新しいコアに巻き替えるために、走行フィルムは幅方向に切断される。
走行フィルムを切断する代表的な方法として、フィルムの幅方向にカッターを走行させてフィルムを切断するトラバースカット方式と、フィルム幅と同じ長さを持つカッターを用いてフィルム全幅を一斉に切断する方式とがある。幅広のフィルムを高速で生産する場合には、前者のトラバースカット方式で走行フィルムを切断する方法が適している。

トラバースカット方式は、走行フィルムに対して端から切断するため、フィルムの切り口は、フィルムの幅方向ではなく、斜め方向となる。したがって、新しいコアにフィルムを巻き始めたときに、スパイラル状のフィルム段差が生じ、得られるフィルムロールは、幅方向に巻き数が異なる形状となる。このため、特に５０μｍ以上の厚手フィルムでは、コアに巻き始めた際に生じたフィルム段差によるパターンが、その後に巻き取られるフィルムに転写してしまう問題がある。パターンが転写した部分のフィルムは、後工程で問題となるため処分する必要があり、歩留りが低下し生産性が低下していた。

従来、上記転写の問題を改善する方法として、特許文献１には、フィルム段差を吸収するような発泡樹脂を表面に備えたコアを用いることが提案されている。しかしながら、製膜後に、コアに巻き付いて残ったフィルムをハンドカッターで切断して除去する作業において、ハンドカッターでコア表面を傷つけることがあるため、表面が加工されたコアを使用することは実用的ではない。
また、特許文献２には、フィルム段差をなくすために、フィルムの巻き付け開始面をそぎ落とすことが提案されている。しかしながら、高速で走行するフィルムに対して、一定の角度をつけて切断することは技術的に困難である。
また、特許文献３には、フィルムの幅方向の両端部に突起付与して、フィルム中央部における転写を軽減する方法が提案されている。しかしながら、幅が３ｍを超えるような幅広フィルムの生産工程では、フィルム中央部を保護する効果が低くなる。また突起を高くすると、中央部だけ空気層が厚くなり、時間の経過とともに抜ける空気によって外観が損なわれる危険性も高い。

特開２０１１−１１６５２５号公報 特開２０１０−２５４４３９号公報 特開２０１０−２２１６２０号公報

本発明の課題は、厚みが５０〜１５０μｍであるフィルムであっても、フィルム段差によるパターンが転写されることなく巻き取られたフィルムロールを製造する方法を提供することにある。

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、前記課題が解決されることを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明の要旨は下記のとおりである。
厚みが５０〜１５０μｍである熱可塑性樹脂フィルムを巻取り、フィルムロールを製造する方法であって、巻き始めから５００層目まで、フィルムの巻取り速度（Ｖ）と１ｍ幅あたりの巻取りロールへの接触力（Ｐ）とが、式（１）および式（２）の関係を満たすことを特徴とするフィルムロールの製造方法。
０．０３≦Ｐ［Ｎ／ｍ］／Ｖ［ｍ／分］≦０．３ （１）
Ｖ≦１２０［ｍ／分］ （２）

本発明によれば、厚み５０〜１５０μｍの厚手の熱可塑性樹脂フィルムに対して、巻き始めから５００層目まで、フィルムの巻取り速度と巻取りロールへの接触力とを特定の関係に調整して、フィルムロールを製造するため、得られるロールのフィルムは、巻き始めに生じたフィルム段差によるパターンの転写が大幅に軽減され、歩留まりに優れ生産性が高いものとなる。したがって、このフィルムは、フィルム段差によるパターンを嫌う平面性が必要とされる転写用フィルム、液晶ディスプレイ用フィルムの基材フィルムとして、好適に使用することができる。
また、得られたフィルムロールは、巻ずれの発生がなく、またシワの発生がない外観に優れたものとなる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、熱可塑性樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂は、特に限定されない。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、トリアセチルセルロース、シクロオレフィン等が挙げられ、中でもポリエステル樹脂が好ましく用いられる。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）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）、ポリ−１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）あるいはポリ−ｐ−エチレンオキシベンゾエート（ＰＥＯＢ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）等が挙げられる。

熱可塑性樹脂には、目的に応じて各種添加剤を添加することができる。添加剤としては、例えば、易滑性付与のために添加されるシリカ、アルミナ、炭酸カルシウムなどの不活性粒子が挙げられ、また、帯電防止剤や酸化防止剤等も挙げられる。

本発明において、熱可塑性樹脂フィルムの厚みは、５０〜１５０μｍであることが必要であり、７５〜１２５μｍであることが好ましい。フィルムの厚みが１５０μｍよりも厚いと、巻き始めに生じるフィルム段差が大きくなり過ぎて、フィルム段差によるパターンの転写を軽減することができなくなることがある。一方、フィルムの厚みが５０μｍよりも薄いと、フィルム段差によるパターンの転写はほとんど発生することがない。

本発明において、熱可塑性樹脂フィルムの表面粗さは、中心線平均粗さ（ＳＲａ）として、１０〜８０ｎｍであることが好ましい。

本発明のフィルムロールの製造方法において、フィルムの巻取り速度（Ｖ）と１ｍ幅あたりの巻取りロールへの接触力（Ｐ）とは、式（１）および式（２）の関係を満たすことが必要である。
０．０３≦Ｐ［Ｎ／ｍ］／Ｖ［ｍ／分］≦０．３ （１）
Ｖ≦１２０［ｍ／分］ （２）

式（１）に示すように、巻取りロールへの接触力（Ｐ）と巻取り速度（Ｖ）の比は、０．０３以上かつ０．３以下であることが必要であり、この比は０．０５以上かつ０．２５以下であることが好ましく、０．０７以上かつ０．２以下であることがより好ましい。この比が０．０３未満であると、フィルムロールに巻き込まれる空気量が多くなるため、巻ずれが生じたり、シワなどの外観不良が生じることがある。一方、この比が０．３を超えると、接触力が強すぎるため、フィルム段差のパターンが転写されてしまう。このように、フィルムの巻取り速度に応じて、巻取りロールへの接触力を式（１）の関係を満たすように管理することで、巻ずれや外観不良などが発生することなく、すなわち巻取性を損なうことがなく、フィルム段差のパターンが転写されにくくすることができる。

また、式（２）に示すように、巻取り速度は、１２０ｍ／分以下であることが必要であり、１００ｍ／分以下であることが好ましい。巻取り速度が１２０ｍ／分を超えると、巻取りロールへ接触時間と巻取りロールへの空気の巻き込み量の影響で、巻ずれが発生し、また外観を損ないやすくなる。なお、巻取り速度は、生産性の点から１０００を厚み（μｍ）で割った値以上の速度（ｍ／分）以上が好ましく、具体的には、厚み１００μｍならば、１０ｍ／分以上であることが好ましく、２０ｍ／分以上であることがより好ましく、３０ｍ／分以上であることがさらに好ましい。

なお、式（１）および式（２）を満たす範囲であれば、巻取り中に接触力、フィルム巻取り速度を調節しても問題はない。

本発明において、式（１）および式（２）の関係は、巻き始めから５００層目まで、満たされることが必要である。巻き始めから５００層目まで、式（１）および式（２）の関係が満たされない場合、コア付近のフィルムに段差パターンが転写される可能性が高い。巻き始めから５００層目を超えた場合、式（１）および式（２）の関係が満たされなくても、段差パターンが転写されることはほとんどない。

本発明において、巻取りロールへの接触力は、通常、芯材の表面にゴムライニングが施された接触ロールを使用して、制御することができる。
ゴム素材としては、特に限定されないが、例えば、ウレタン、アクリロニトリル・クロロプレンゴム・ブタジエン共重合体ゴム、シリコン等の各種ゴムが挙げられる。接触ロールとフィルム間の空気抜けを良好とするために、溝加工されたロール表面を使用することもできる。
接触ロールによる接触力の制御方法として、例えば、接触力を得るためにベロフラムシリンダを設け、電空変換器を介して制御する方法が挙げられる。

本発明において、フィルムロールのコア（巻き取り用巻芯）として、紙管、金属コア（鉄コア、ＳＵＳコア、アルミコア他）、樹脂コア、および繊維強化プラスチック（ＦＷＰ）コア等を使用することができる。幅広の、長いフィルムを巻き取る場合には、巻き取るフィルムの重量が非常に重くなることから、通常、鉄コアが用いられる。

次に、本発明を実施例、比較例により具体的に説明する。なお、実施例、比較例で用いた製造条件や各種物性の測定方法は以下の通りである。

（１）巻取り速度（Ｖ［ｍ／分］）
巻取り機に備え付けられた速度計から巻取り速度を読み取った。

（２）巻取りロールへの接触力（Ｐ［Ｎ／ｍ］）
接触ロールを制御する電空変換器の圧力信号値を読み取り、これをフィルムの幅で除して、１ｍ幅当たりの接触力を巻取りロールへの接触力とした。

（３）フィルム厚み
ハイデンハイン社製 接触式厚み計を使用して、１０枚重ね厚みを測定し、その１枚あたりの平均値を熱可塑性樹脂フィルム厚みとした。

（４）中心線平均粗さ ＳＲａ（ｎｍ）
テーラーホブソン社製タリサーフＣＣＩ６０００（非接触式表面粗さ測定装置）を使用して、スライドガラス上に固定した試料を対物レンズ２０倍で実態計測し、ロバストガウシアンフィルター０．２５ｍｍを使用して、試料の表面粗さを解析して、平均値からの偏差の算術平均値を中心線平均粗さＳＲａ（ｎｍ）とした。

（５）フィルム段差によるパターン転写の評価
巻取機で１０００層分の長さを巻き取ったフィルムロールをスリッターで巻出し、蛍光灯下（６００ルクス）で、巻き出したフィルムに段差パターンが確認された時点で巻出しを停止した。下記式（３）により、段差パターンが確認された時点のフィルムロールの層数を算出し、フィルム段差によるパターン転写を評価した。
なお、トラバースカッター方式でカットしたフィルムロールの段差パターンは、特徴的な斜めの跡が蛍光灯下で容易に判別可能である。また、巻き込み空気層の厚みは、層数に影響する厚みでないため無視した。
ｍ＝｛（Ｄ−ｄ）／２｝／ｔ （３）
ｍ：段差パターンが確認された時点のフィルムロールの層数［層］
Ｄ：段差パターンが確認された時点のフィルムロールの外径［ｍ］
ｄ：コアの外径［ｍ］
ｔ：フィルム厚み［ｍ］

（６）フィルムロールの巻ずれ評価
巻取機で１０００層分の長さを巻き取ったフィルムロールについて、フィルムロールの幅を測定し、フィルムロールの幅からフィルム１枚の幅を引いたものを、端面ズレとした。端面ズレが６０ｍｍ以内であれば、○と評価し、６０ｍｍを超えれば、×と評価した。

（７）フィルムロールの外観評価
巻取機で１０００層分の長さを巻き取ったフィルムロールについて、巻き上がり直後から２４時間経過して新たに目視で確認されるシワが発生した場合、×と評価し、経過変化が見られない場合、○と評価とした。

実施例１
平均粒子径２．０μｍのシリカを０．０５質量％を含み、極限粘度が０．６９ｄｌ／ｇであるポリエチレンテレフタレートペレットを、押出機にて溶融したのち、Ｔダイ押出製膜し、厚み１４００μｍの未延伸フィルムを得た。続いて延伸ロール間で周速を変化させて３．５倍に縦延伸し、厚み４００μｍの縦延伸フィルムを得た。続いて縦延伸フィルムをテンター式延伸機に導き、４．０倍に横延伸し、厚み１００μｍ、フィルム幅２ｍの二軸延伸フィルムに延伸した。
テンター式延伸機から出た二軸延伸フィルムは、巻取り速度３０ｍ／分で、巻取機にて巻き取り、トラバースカット法により切断後、新しいコアに巻き替えた。この時、接触ロールとして、直径が３００ｍｍであり、表面がクロロプレンゴムでゴムライニングが施され、溝を持たない接触ロールを用い、幅２ｍのフィルムを巻取りロールに接触力１２Ｎで接触させ、１０００層分巻き取った。巻き取られたフィルムのＳＲａは、５５ｎｍであった。

実施例２〜４、比較例１〜５
表１に示すように、二軸延伸フィルムの厚み、接触力、巻取り速度を変更した以外は、実施例１と同様に行って、フィルムロールを製造した。

実施例１〜４では、巻ずれや外観の問題がなく、かつ、フィルム段差パターンの転写によるロスを大幅に軽減したフィルムロールが得られた。
一方、比較例１、２、５では、フィルムロールに巻ずれや外観の問題がなかったが、接触力が強いかまたはフィルムの厚みが厚いため、フィルム段差パターンの転写によるロスが多くなった。
比較例３と４では、フィルム段差パターンの転写によるロスは少なかったが、端面ズレが６０ｍｍ以上あり、また、２４時間後のフィルムロールの中央部にシワが数本見られた。これらは、接触力が弱いかまたは巻取り速度が速く、フィルムロールへの空気の巻き込み量が多かったためとみられる。

Claims (1)

1. 厚みが５０〜１５０μｍである熱可塑性樹脂フィルムを巻取り、フィルムロールを製造する方法であって、巻き始めから５００層目まで、フィルムの巻取り速度（Ｖ）と１ｍ幅あたりの巻取りロールへの接触力（Ｐ）とが、式（１）および式（２）の関係を満たすことを特徴とするフィルムロールの製造方法。
   ０．０３≦Ｐ［Ｎ／ｍ］／Ｖ［ｍ／分］≦０．３ （１）
   Ｖ≦１２０［ｍ／分］ （２）