JP2014162095A - 熱可塑性樹脂フィルムの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱可塑性樹脂フィルムの製造工程で発生する屑フィルムの再利用を、品質や生産効率を損なうことなく実現する製造設備と製造方法を提供する。
【解決手段】溶融押出成形された基材フィルムの少なくとも片面に被膜が設けられたフィルムを走行させながら、該被膜に金属繊維製の毛を有する回転ブラシを接触させ、該被膜を除去するに際し、該回転ブラシの回転軸を基材フィルムの走行面に対し平行に維持し、且つ該回転ブラシの回転軸がフィルムの走行方向と直交しないよう維持しつつ回転ブラシを接触させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱可塑性樹脂フィルムを効率的に再利用して、低コストでフィルムを製造する方法及びそれを実施するための製造装置に関するものである。

熱可塑性樹脂フィルムはその製膜工程で製品にならない耳部が発生する。また、広幅の中間製品から、所定幅の製品を得るためにスリットするのが一般的であり、この段階でも裁落及び広幅の中間製品の巻芯に残る部分が出てくる。これ以外にもスリットで発生する「しわ」、「端面不揃い」、「ゲージバンド」等の巻きの外観不良や、製膜工程で発生する熱可塑性樹脂フィルム表面の「傷」、「汚れ」、「穴開き」などの欠陥や、品種切り替え途中などのもので製品にならない部分が発生する。これらは以下のような方法で再利用されることがある。

すなわち、フィルムを細かく粉砕、あるいはその後に圧縮したりして、押出機などで溶融後ストランドを得て、固形化し（リサイクルチップと呼ぶ）、再度同じあるいは同種の熱可塑性樹脂フィルムを製造するときに新しい未使用の熱可塑性樹脂（以下バージン原料またはバージンチップと呼ぶ）と共に投入して、押出機で溶融し、所定の熱可塑性樹脂フィルムを得ている。
この再利用を有利に行うためには、例えば特許第３６０１７２９号公報にその製造装置と方法が示されている。この文献で、既に添加されているフィラーの影響が残る問題を挙げ、その対策として、製造装置におけるポリマーフィルターについて詳細構造を提案している。

しかし再利用における問題点として、昨今は新たな問題が生じている。すなわち、熱可塑性フィルムは顧客での加工に適するように、易接着、易滑、剥離、帯電防止などの被膜を設ける事が多くなっている。この被膜が再利用工程の粉砕や溶融押出を通っても、被膜成分の粉砕や分散が不十分であったり、時には樹脂本来のゲル化を促進したりする。一方低コストでの熱可塑性樹脂フィルム生産のためには、再生原料の比率を上げる。するとその結果として、これらが原因となったゲル状の異物が発生し、品質維持ができなくなってしまう。それは生産の当初は問題ない個数だが経時で増加するため、頻繁にフィルター交換を実施しなえければならなくなってしまう事がある。製膜を止めずに、或は極めて短時間でフィルター交換を行う装置もあるが、何れにせよその期間は製品にならず、ロスになってしまう。

頻繁なフィルター交換の原因となっている、フィルムに設けられる被膜の除去については特開２００４−１６９００５号公報で溶媒での洗浄が提案されている。溶媒の処理の場合はその後処理が煩雑であり、ランニングコストも上がる問題がある。また特開２００２−３０１７２０号公報では樹脂基材に適用を広げて、物理的な力で被膜を除去する方法がいくつも提案されている。この中の直径０．１から１００ｍｍの研磨剤を用いる提案は、研磨剤の十分な回収が原料へのコンタミネーション防止が重要課題であり、その対策は極めて難しい。処理物を粗粉砕して研磨剤と合わせて攪拌する方法も提案されているが、前述と同様な問題がある。さらに、ブラシの擦過で除去する提案もされているが、被膜の除去に際しては、使用するブラシの素材や、被膜の厚さ等を考慮する必要があるにも関わらず、抽象的な提案に留まっており、そのままでは充分な効果を得るものではない。また特開平１０−１２８７４６号公報では厚い樹脂板用だが、圧延によりせん断力を発生させて剥離させている。この方法は基材厚みも被膜も薄い樹脂フィルムでは適用できない。

このような問題を解決するため、本発明者らは先に、特開２０１２−１７１２７６号公報において、金属繊維製の毛からなる回転ブラシの擦過で除去する方法について、金属繊維の線径とブラシの表面速度の適正範囲を見出し、且つ被膜と回転ブラシの接触をバックアップロールのある場所で行う方法を提案した。しかしバックアップロールで処理物を支えてブラシを押付ける方法では、ブラシロールの外径精度や植毛密度による接触強度の斑がそのまま被膜の除去斑になるので、十分な除去とするにはバックアップロールに押し込む量を増やす必要がある。しかしながら押し込み量を増やすと、処理物が破断し易くなる、あるいはブラシの毛の損傷が激しく、折損や脱落毛が異物として混入するという問題が新たに発生する。

特許第３６０１７２９号公報 特開２００４−１６９００５号公報 特開２００２−３０１７２０号公報 特開平１０−１２８７４６号公報 特開２０１２−１７１２７６号公報

本発明の課題は、熱可塑性樹脂フィルム製造過程で発生する屑フィルムの再利用にあたって、再利用を有利に行う装置及び方法を提供する事にある。特に特定機能を付加した被膜を有する屑フィルムであっても、該被膜を効率的に除去する方法を提供することにより、フィルム製造時にバージンの原料の使用割合を減らすことによって、製造コストを低減できる熱可塑性樹脂フィルムの製造装置及びその製造方法を提供するものである。

上記本発明の課題は以下の製造装置及び製造方法によって達成される。すなわち、本発明は、
（１）溶融押出成形された基材フィルムの少なくとも片面に被膜が設けられたフィルムを走行させながら、該被膜に金属繊維製の毛を有する回転ブラシを接触させ、該被膜を除去するに際し、該回転ブラシの回転軸を基材フィルムの走行面に対し平行に維持しつつ、該回転ブラシの回転軸とフィルムの走行方向とがなす角度が８７°〜８９．５°となるよう接触させることを特徴とするフィルム表面被膜の除去方法、
（２）（１）記載の方法により被膜を除去した後のフィルムを回収、再利用することを特徴とする熱可塑性樹脂フィルムの製造方法、及び
（３）基材フィルムの少なくとも片面に被膜が設けられたフィルムを走行させるための走行装置と、その回転軸が基材フィルムの走行面に対し平行に維持され、且つ該回転軸とフィルムの走行方向とがなす角度が８７°〜８９．５°となるよう配置された金属繊維製の毛を有する回転ブラシとを設けてなり、走行フィルム上の被膜に回転ブラシを接触させて、該被膜を除去することを特徴とするフィルム表面被膜の除去装置、
である。

この際、除去された被膜は綿状や粉状なので、吸引除去する。これら屑がフィルムに乗って、次工程の粉砕、再生工程に混入する事はできるだけ避けるべきである。
ブラシは樹脂製の毛では被膜の除去性能が不十分であり、金属繊維製とすべきである。毛の剛性が低過ぎると被膜に食い込まず、被膜を充分に除去できない。一方、剛性が高過ぎると被膜の下の基材を著しく傷つけその破断を引き起こす場合がある。処理中の走行フィルムが破断することは連続処理を阻害し処理能力の低下と再投入数作業をする作業者の負荷増大という問題を起こすので好ましくない。

また、ブラシによる被膜の除去斑が大きいと、局部的に基材を傷つけることとなり破断を引き起こす。ブラシの植毛は密度、毛丈等ができるだけ均一な方が良い事は言うまでもない。そして、回転ブラシの回転軸とフィルムの走行方向とがなす角度が８７°〜８９．５°となるようブラシを傾斜させて接触させることで、これらの毛の不均一性により発生し易い除去斑を緩和することが出来る。
また、除去する被膜によって適正な抱き角と張力がある事は言うまでもない。適正な抱き角となるようにフィルムを巻き付け、張力を付与して押し付ける。フィルムが破断することなく充分な被膜の除去を得るには、張力調整が必要である。

対象となる被膜は特に限定するものではないが、通常溶剤では基材フィルムも侵してしまう様な材質の場合や、基材フィルムの厚みに対し薄く、基材フィルムへのダメージを抑えたい場合にその効果が充分に発現する。それらの場合、多くは既に低比率でリサイクルチップが再利用されている場合が多い。特に易滑性の高いシリコーン系の被膜除去には極めて有効である。
基材フィルムも特に限定するものではないが、溶融樹脂中の不純物が核となる等して、ゲルの発生を助長するポリエステルフィルムでは特に有用な方法である。

被膜が除去されたフィルムは、そのまま製品を作る溶融押出機に、バージンチップと混合して投入して再使用する事もある。しかし製品の品質のばらつき低減、溶融押出機の下流に設けられているポリマーフィルターの寿命調整のためには、一度再生専用の溶融押出機でリサイクルチップ化し、それを製品用の押出機にバージンチップと混合して投入した方が良い。

この被膜除去装置を使用することでリサイクルチップの重量比を３０〜１００％としても異物を抑止でき、同種の製品をコスト下げて生産する事が出来る。本装置は被膜除去の幅方向斑を低減し、処理フィルムの破断を防止し、平均的な除去性能をアップし、長時間安定して処理可能とすることが出来る。

本発明の一実施態様に係る熱可塑性樹脂フィルム製造装置のフロー図である。 本発明の一実施態様を示す説明図である。 本発明の一実施態様を示す説明図である。 本発明の一実施態様を示す説明図である。 本発明の一実施態様を示す説明図である。

以下図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１は本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造装置の一実施態様を説明するフロー図である。これは二軸延伸フィルムの例であるが、一軸延伸でも未延伸フィルムでも本発明は効果を生む。
熱可塑性樹脂フィルムは一般に数種の樹脂ペレット（チップ）を１の計量工程で計量混合して、２の乾燥工程で必要に応じ結晶化や乾燥を実施し、３の押出機に投入し、４のフィルターで濾過して、５のスリットダイよりシートを押出、６の冷却ドラムを通したのち、７の一軸延伸機で縦延伸する。そして、その後９の２軸延伸機を通す前に、８のコーティング装置で塗膜を作る事がある。あるいは同時に二軸延伸機で延伸する場合には、コーティングはその前に実施する事もある。どちらであろうと、本発明の効果は変わらない。

二軸延伸後は１０の搬送工程で耳部１１を切り落とし、１２の巻取機で中間製品であるミルロール１３を得る。ミルロールは１４のスリット工程で所定の幅にスリットされ、１５の梱包・出荷工程を経て顧客に届けられる。スリット工程では所定幅に切り出すために発生した耳部である１６裁落と所定長を繰出した後に残るミルロールの巻芯部１７が屑フィルムとして発生する。１１の耳部エッジフィルムと１６の裁落、１７の巻芯フィルムは１８の粉砕工程で粉砕され、必要に応じ貯蔵、乾燥され再生押出機２０でストランドとして押し出され、それをカットしてリサイクルペレット（チップ）を得る。このペレットが再び１の計量工程へと輸送される。

７のコーティングは二軸延伸以降で都合が良い様に塗布幅を決められる。しかし未塗布部と塗布部で滑り性が異なると１０の搬送工程や１２の巻取機、１４のスリット工程で、皺等の問題を起す事が多いので、ほぼ中間製品のミルロール幅になる様調整される。したがって、通常は１６裁落と１７巻芯フィルムは被膜を持ったまま再生工程に投入される。本発明ではこれらの被膜を有したフィルムを、図２、３、４で示される実施態様の被膜剥離装置３０を用いて被膜除去し粉砕工程１８へ投入する。

再生されるべき被膜付の基材フィルム７０はガイドロール７２で導かれ必要に応じて抱き角７５を調整されながら、回転ブラシ７４に接触する。ガイドロール７２は通常ステンレス製か表面に硬質クロムメッキが施された物を使用する。フィルム張力を安定させるため、図３の様に前後にニップロール７３を設置するか、図４の様にガイドロール７２を駆動するニップ方式を採用する事が望ましい。
処理されるべき被膜は基材フィルム７０の回転ブラシ７４側の面に存在する。ブラシ７４は、回転での遠心力や、フィルムに押付けられる事で、毛（金属線）が抜けない様に確実に固定されていれば、その固定方式は特に規定されない。

ブラシの毛の材質は鉄や真鍮、ステンレスといった金属線を用いる。このブラシ駆動方法は特に限定されるものではない。連続運転ではフィルム速度に連動してブラシの回転数を加減速して、この範囲に入る様に自動的に調整することが望ましい。ブラシ回転方向はフィルムの走行方向とは逆方向７７が良い。この回転ブラシに、フィルムを張力を付与して押し付ける。
また、通常ブラシの毛を植毛し、外径を整える際は、植毛の傾きが生じて、ブラシの回転方向に対して、並毛（回転方向に対して毛が寝る方向）又は逆毛（回転方向に対して毛が立つ方向）の状態となるが、被膜除去に際しては逆毛になる様にすることが好ましい。

十分な除去性能を得るには被膜付基材フィルム７０の幅方向の除去斑の低減は極めて有効である。図５に示す如く、回転ブラシを、回転ブラシの回転軸とフィルムの走行方向とがなす角度７８が８７°〜８９．５°となるよう被膜付基材フィルムに接触させることにより、斑の低減が図れる。その角度は小さ過ぎると効果はなく、大き過ぎるとフィルムの蛇行や皺を発生させる原因となる。その角度は８８°〜８９°がより好ましい。尚、この際、回転ブラシの回転軸は被膜付基材フィルムの走行面に対しては、平行に維持することが必要である。

屑綿、粉はまず吸引で除去する。ブラシ周辺をカバーし吸引口７９から吸引、負圧にして回収する。吸引エアはサイクロンやフィルターで屑を分離する。装置の連続運転のためにはフィルターを並列に構えて切り替えるとか、ロール式を用いるとか工夫が有ることは言うまでもない。屑回収のためにはスクレーパー等でフィルムを拭く方法を併用しても良い。
被膜除去されたフィルムは粉砕、乾燥、溶融押出しされ、チップ化する。リサイクルされたチップはバージンチップと混合され押出機３に投入される。

本発明に使用する熱可塑性樹脂としては、機械的特性、熱的特性、電気的特性などにおいて機能性の高い熱可塑性樹脂であるポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン２，６−ナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、アラミドなどが好適である。特に熱可塑性樹脂をシート状に溶融押出して、さらに縦および横方向に二軸延伸し、熱処理した寸法安定性、機械・熱安定性に優れたフォトレジスト用、磁気材料用、表面保護用、反射防止等光学用途などに利用される熱可塑性樹脂フィルムに好適である。

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。尚、実施例中の物性は下記の方法により測定した。
（１）被膜除去強度
被膜除去装置における除去強度とは、被膜が最も多く除去されている部分の濡れ指数が、基材フィルムと同等となったものを「充分」、基材フィルムよりも高いものを「不足」とした。
（２）幅方向除去面積比率
被膜除去によって濡れ性が変化した部分の面積比率を幅方向除去面積比率とした。
（３）運転状況
「正常」とは工程で特に異常無く連続的に被膜除去処理が続けられた事を示している。一方、「蛇行」とはフィルム走行が安定せず、連続的に被膜除去処理が続けられなかった状態を示している。

実施例１〜６、比較例１〜２
滑剤として多孔質シリカ粒子をポリマーに対して０．１重量％程度添加、混合したポリエチレンテレフタレートチップを乾燥後、押出機に供給し、溶融押出し、フィルター装置８０で濾過し、２軸延伸して厚さ３０μｍの基材フィルムを得た。このフィルムの片面に、膜厚０．０４μｍの被膜が形成されるよう、シリコーンをコーターで塗布した。
得られた被膜付フィルムを、図３に示す装置を用い、ステンレス製の毛を有する回転ブラシを使用して被膜の除去を行った。ガイドロール７２はハードクロムメッキ製で、処理幅は約１０００ｍｍである。
屑綿、粉の吸引は、チャンバー７１より入口７９の風速が充分になる様に吸引した（吸引装置は図示せず）。
回転ブラシの回転軸とフィルムの走行方向とがなす角度、ブラシの表面速度、ブラシの抱き角、張力は一定で行った。

表１に、フィルム走行方向に対し、ブラシの回転軸が直交する場合、ブラシの回転軸が傾斜角７８を持っている場合の、被膜除去効果との関係を示した。ブラシの回転軸が直交する場合は、幅方向除去面積比率が６０％程度と不十分であった。また傾斜が大き過ぎるものも、除去もブラシ接触部は十分であるも、蛇行が発生し、皺が入るなどして結局フィルムが破断してしまい、連続処理が行えなかった。

本発明によれば、熱可塑性樹脂フィルムの製造にあたって、異物の少ないフィルムを製造できる。また、異物除去するためのポリマーフィルターの寿命アップに貢献する。屑フィルムを効率的に再利用するフィルム製造工程ではその屑利用の比率を上げることができる。これらによりフィルム製造コストを下げることができる。

１ 計量工程
２ 乾燥工程
３ 押出機
４ ポリマーフィルター
５ スリットダイ
６ 冷却ドラム
７ 一軸延伸機
８ コーター
９ 二軸延伸機
１０ 搬送工程
１１ 耳部（エッジフィルム）
１２ 巻取機
１３ ミルロール
１４ スリット工程（スリッター）
１５ 梱包工程
１６ 裁落
１７ 巻芯部（巻芯フィルム）
１８ 粉砕工程
１９ フレーク貯蔵・乾燥
２０ 再生押出機
２１ ペレタイザー
２２ チップ（ペレット）
２３ 溶融樹脂
２４ 未延伸フィルム
２５ 一軸延伸フィルム
２６ 二軸延伸フィルム
２７ 製品
２８ フレーク（フラフ）
２９ チップ受入・貯蔵
３０ 被膜除去設備
７０ フィルム
７１ チャンバー
７２ ガイドロール
７３ ニップロール
７４ 回転ブラシ
７５ 抱き角
７７ ブラシ回転方向
７８ 傾斜角
７９ 吸引口
８１ 吸引（集塵機へ）

Claims (6)

1. 溶融押出成形された基材フィルムの少なくとも片面に被膜が設けられたフィルムを走行させながら、該被膜に金属繊維製の毛を有する回転ブラシを接触させ、該被膜を除去するに際し、該回転ブラシの回転軸を基材フィルムの走行面に対し平行に維持し、且つ該回転ブラシの回転軸がフィルムの走行方向と直交しないよう維持しつつ回転ブラシを接触させることを特徴とするフィルム表面被膜の除去方法。
2. 回転ブラシの回転軸とフィルムの走行方向とがなす角度が８７°〜８９．５°となるよう接触させる請求項１記載のフィルム表面被膜の除去方法。
3. 基材フィルムが、ポリエステルフィルムである請求項１または２に記載のフィルム表面被膜の除去方法。
4. 被膜が、シリコーン離型塗膜である請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルム表面被膜の除去方法。
5. 請求項１〜４記載の方法により被膜を除去した後のフィルムを回収、再利用することを特徴とする熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
6. 基材フィルムの少なくとも片面に被膜が設けられたフィルムを走行させるための走行装置と、その回転軸が基材フィルムの走行面に対し平行に維持され、且つ該回転軸がフィルムの走行方向と直交しないよう配置された金属繊維製の毛を有する回転ブラシとを設けてなり、走行フィルム上の被膜に回転ブラシを接触させて、該被膜を除去することを特徴とするフィルム表面被膜の除去装置。

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