JP2624221B2 - 複合フィルムの製造方法および薄膜フィルムの製造方法 - Google Patents

複合フィルムの製造方法および薄膜フィルムの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、基材となる合成樹脂
フィルムの上に、所定膜厚を有する極薄の合成樹脂フィ
ルムが積層されている複合フィルムの製造方法、および
この合成フィルムのうち、極薄の合成樹脂フィルムのみ
を取り出して薄膜フィルムを製造する方法に関し、詳し
くは、極薄の合成樹脂フィルムの厚みを光の干渉を利用
して測定することにより、膜厚精度の高いフィルムを製
造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】合成樹脂フィルム等の厚みを光の干渉を
利用して測定する方法は、よく知られている。この方法
には、たとえば特開昭56−115905号公報や特開
昭58−206905号公報に記載されているように、
大別して2つの方法がある。
【0003】すなわち、一つは、平行な光をフィルム等
に照射したとき、そのフィルム等で反射され、またはフ
ィルム等を透過した光が干渉し、その干渉光の分光強度
の変化が、光の入射角と、フィルム等の厚みと、フィル
ム等の屈折率とに依存していることを利用し、反射光ま
たは透過光の分光強度を検出し、その反射光または透過
光の波長に対応した分光強度の変化からフィルム等の厚
みを求める方法である。他の一つは、平行な光を波長を
変えながらフィルム等に照射したとき、その光がフィル
ム等で反射され、または透過する際に干渉によって反射
光または透過光の強度が変化し、その変化が、光の波
長、入射角と、フィルム等の厚みと、フィルム等の屈折
率とに依存していることを利用し、光の波長を変えなが
らそのときの反射光または透過光の強度を検出し、各波
長に対応した反射光または透過光の強度変化からフィル
ム等の厚みを求める方法である。ところが、これらの方
法は、いずれも、たとえば、透光性基材上に形成された
透光性薄膜の厚みを測定するような場合には、測定精度
が大きく低下したり、測定が全くできなかったりするな
どの問題がある。
【0004】この点を詳細に説明するに、第3図(A)
に示すように、厚みがdで、光屈折率がnであるただ1
枚の透光性薄膜1に入射角θで光が入射したときは、空
気と薄膜1との界面における反射光aと、薄膜1内に入
った後にその薄膜1と空気との界面で反射される反射光
bとのみが干渉するので、反射光を受光して分光すれ
ば、第3図(B)に示すような分光波形が得られ、この
分光波形の隣り合う1組の極大または極小波長λ1 、λ
2 (ただし、λ1 >λ2 )から、周知の式、 d=λ1 ・λ2 /[2・(n2 −sin 2 θ)1/2 ・(λ1 −λ2 )] に基いて薄膜1の厚みを求めることができる。なお、第
3図(B)において、横軸のλは波長であり、縦軸のI
は分光強度である。
【0005】ところが、第4図(A)に示すような、厚
みがd1 の透光性基材2の上に厚みがd2 の透光性薄膜
3が形成されているようなものにおいて、その薄膜3の
厚みを求めようとすると、基材2と薄膜3との屈折率が
異なるとき、入射光は反射光a、b、cを生じ、それら
が互いに干渉し合うようになる。そのため、反射光を受
光して分光すると、分光波形は、薄膜の厚みにくらべて
基材の厚みが厚い場合には第4図(B)のようになり、
また、薄膜の厚みと基材の厚みとが近似している場合に
は第4図(C)のようになって、極大波長や極小波長の
読み取りが困難になってしまう。これでは、薄膜の高精
度な厚み測定はもはや無理である。
【0006】このような複数の透光性薄膜が積層されて
1枚の複合膜が形成されている場合の特定層の薄膜の厚
み測定方法として、例えば特公昭43−3047号公報
に記載された測定方法もあるが、この方法は、複合膜に
赤外線を照射し、赤外領域での光干渉現象を利用してい
るために、分光後の受光素子として赤外線センサを用い
る必要がある。
【0007】しかし、この赤外線センサは、可視光領域
の光センサに比べて感度、応答速度の両面で劣るため
に、照射光または反射光/透過光のいずれかを分光し、
その分光波長を逐次変化させながら所望の波長範囲の分
光強度変化を測定する必要があった。
【0008】このため、測定に時間がかかり、オフライ
ンの測定には使用できたが成膜プロセスで走行している
フィルムの膜厚をインラインで測定する場合には適用で
きないという問題点があった。
【0009】したがって、いずれの製造方法において
も、透光性薄膜の膜厚さが正確に測定できないことか
ら、所望の膜厚さを有する透光性薄膜が積層された複合
フィルムおよびこの複合フィルムからの透光性薄膜のみ
の製造が困難であった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、上
記従来の方法における上述した問題点を解決し、所望の
膜厚さを有する透光性薄膜が積層された複合フィルム、
およびこの複合フィルムから、高精度に調整された膜厚
みを有する透光性薄膜を容易に製造できる方法を提供す
るにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、この発明においては、(A)照射光を吸収する
光吸収剤を混入した基材フィルム原料と、フィルムにし
た後の光屈折率が前記基材フィルム原料のそれとは異な
る薄膜フィルム原料とを準備する工程と、(B)複合口
金から、前記基材フィルム原料と薄膜フィルム原料とを
同時に溶融押出して基材フィルムの少なくとも一面に薄
膜フィルムを成膜し、複合フィルムを得る工程と、
(C)前記薄膜フィルムの表面に測定光を照射し、該薄
膜フィルムからの反射光の干渉を利用して前記薄膜フィ
ルムの厚みを測定する工程と、(D)前記測定した薄膜
フィルムの厚みが、所望の値になるように前記複合口金
の押出間隙を調整する工程と、を含むことを特徴とする
複合フィルムの製造方法である。
【0012】この場合、前記基材フィルム原料に予め混
入する光吸収剤の量としては、基材フィルムでの光透過
率が40%以下になるようにするのが好ましい。また、
前記測定光としては、白色光を用いるのが好ましい。光
吸収剤としては、カーボンブラック微粒子、黒色染料ま
たは黒色顔料を用いるのが好ましい。
【0013】そして、薄膜フィルムは、前記複合フィル
ムから薄膜フィルムを剥離することによって容易に製造
できる。
【0014】以下、この発明の製造方法を、極薄の合成
樹脂フィルムの製造工程において、その極薄フィルムの
厚みを測定する方法とともに説明する。
【0015】近年、合成樹脂フィルムは一段と極薄化の
傾向にあり、用途によっては、1μm以下のものも要求
されている。ところが、そのような極薄フィルムは、極
めて破れやすいうえにハンドリング性に劣り、それ単独
で製造することはほとんど不可能であるため、いわゆる
複合口金から、基材フィルム原料と極薄フィルム原料と
を同時に溶融押出することによって、いわゆる複合フィ
ルムとして、厚い基材フィルム上に極薄フィルムが積層
されたような形で製膜した後、基材フィルムから剥離す
ることによって得ている。その場合、極薄フィルムを基
材フィルムから剥離する前にその厚みを測定し、それを
複合口金にフィ−ドバックして厚みを調整している。
【0016】さて、そのような場合、まず、基材フィル
ム原料を用意する。重要なことは、その基材フィルム原
料にあらかじめ光吸収剤を混入、分散させておくことで
ある。
【0017】光吸収剤は、後の極薄フィルムの厚み測定
に際して白色光を用いる場合には、測定に使用する全波
長域でほぼ均一に光を吸収する、たとえばカーボンブラ
ックの微粒子や、その他の黒色染料、黒色顔料のような
ものである。単色光を用いる場合には、その単色光の波
長成分のみを吸収するようなものであってよい。
【0018】光吸収剤の混入量は、その光吸収能や、基
材フィルムの厚み等によって異なるので一概にはいえな
いが、基材フィルムでの光透過率が40%以下になるよ
うにするのが好ましい。さらに好ましくは、20%以下
になるようにする。
【0019】さて、極薄フィルムは、基材フィルム上に
通常の複合製膜方法によって製膜される。極薄フィルム
は、基材フィルムの片面のみにあってもよく、両面にあ
ってもよい。かくして、上述した、いわゆる複合フィル
ムが得られるが、基材フィルム上の極薄フィルムの厚み
測定は、次のようにして行う。
【0020】すなわち、いま、第1図に示すような、基
材フィルム4の一面に極薄フィルム5があり、他面に極
薄フィルム6があるような複合フィルム7の極薄フィル
ム5の厚みを測定する場合について説明するに、複合フ
ィルム7に、平行な白色光を角度θで照射すると、入射
光は、空気と極薄フィルム5との界面および極薄フィル
ム5と基材フィルム4との界面でそれぞれ反射され、反
射光a、bとなって干渉する。一方、基材フィルム4に
侵入した入射光は、それに混入されている光吸収剤によ
って吸収、減衰される。もし、それ以降の界面、すなわ
ち基材フィルム4と極薄フィルム6との界面や極薄フィ
ルム6と空気との界面での反射があったとしても、それ
らは戻ってくる過程で再び基材フィルム4を通過するの
でさらに吸収、減衰される。したがって、基材フィルム
4の光吸収剤の混入量が適当であれば、反射光は、第3
図(A)に示した、ただ1枚の透光性薄膜の場合と同じ
になり、第4図(A)に示したようにはならない。だか
ら、反射光a、bを分光すれば、その分光波形から容易
に極大波長または極小波長を知ることができ、上述した
式に基いて演算を行うことによって極薄フィルム5の厚
みを高精度で求めることができ、したがって、所望の膜
厚さを有する透光性薄膜が積層された複合フィルム、お
よびこの複合フィルムから、高精度に調整された膜厚み
を有する透光性薄膜を容易に製造できる。
【0021】
【実施例】基材フィルム原料として、エチレンとプロピ
レンとの共重合体からなり、かつ、光吸収剤としてのカ
ーボンブラックの混入量が0重量%のものと、2重量%
のものと、5重量%のものとを用意した。また、極薄フ
ィルム原料としてポリエステル重合体を用意した。
【0022】次に、通常の方法により、複合口金から上
記原料を同時に溶融押出し、延伸し、3種類の、ポリエ
ステル重合体/エチレンとプロピレンとの共重合体/ポ
リエステル重合体からなる、第1図に示したような複合
フィルムを得た。このとき、複合口金の各間隙および原
料の吐出量を、得られる複合フィルムにおいて、ポリエ
ステル重合体による各極薄フィルムの厚みが0.6μ
m、エチレンとプロピレンとの共重合体による基材フィ
ルムの厚みが5μmになるように調整した。
【0023】次に、上記各複合フィルムに30゜の入射
角で平行な白色光を照射し、反射光の分光強度を測定し
たところ、第2図(A)、(B)、(C)に示すような
分光波形が得られた。第2図(A)は基材フィルムにカ
ーボンブラックが混入されていない場合の分光波形であ
り、(B)はカーボンブラックが2重量%混入されてい
る場合の分光波形であり、(C)は5重量%混入されて
いる場合の分光波形である。
【0024】第2図(A)や(B)に示すものにおいて
は、極薄フィルムの干渉波形(低周波成分)に基材フィ
ルムの干渉波形(高周波成分)が重畳しており、極大波
長や極小波長を求めることが困難であったが、第2図
(C)に示すものにおいては、ほとんど極薄フィルムに
よる干渉波形のみが得られており、極大波長や極小波長
を容易に求めることができて、隣り合う1組の極大波長
から、極薄フィルムの厚みは0.62μmと測定され
た。なお、カーボンブラックを2重量%混入した基材フ
ィルムの光透過率は約40%、5重量%混入したものの
それは約10%であった。
【0025】
【発明の効果】請求項1ないし請求項4の複合フィルム
の製造方法によれば、透光性基材上に形成された、その
基材とは異なる光屈折率を有する透光性薄膜の厚みを、
その薄膜に測定光を照射してその反射光から光の干渉を
利用して測定し、この測定結果を複合口金にフィードバ
ックして押出間隙を調整するので、透光性薄膜の厚みが
高精度に調整された複合フィルムが得られる。この複合
フィルムは、薄膜フィルムの厚みが用途によっては1μ
m以下の極薄ものであるため、基材フィルムに積層され
た状態で取り扱うことができ、取扱い上および品質管理
上非常に有利である。
【0026】請求項5の薄膜フィルムの製造方法によれ
ば、薄膜フィルムが必要なときに上記複合フィルムから
薄膜フィルムを剥離するだけで、膜厚精度の高い薄膜フ
ィルムを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】基材フィルム上の極薄フィルムの厚みをこの発
明の方法によって測定している様子を示すモデル図であ
る。
【図2】第2図(A)〜(B)は、それぞれ実施例にお
ける分光波形を示すグラフである。
【図3】第3図(A)は、ただ1枚の透光性薄膜の厚み
を測定している様子を示すモデル図、第3図(B)は、
上記第3図(A)に示した方法によって得られる分光波
形を示すグラフである。
【図4】第4図(A)は、透光性基材上の透光性薄膜の
厚みを従来の方法によって測定している様子を示すモデ
ル図、第4図(B)、(C)は、上記第4図(A)に示
した方法によって得られる分光波形を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1:透光性薄膜 2:透光性基材 3:透光性薄膜 4:基材フィルム(透光性基材) 5:極薄フィルム(透光性薄膜) 6:極薄フィルム(透光性薄膜) 7:複合フィルム

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)照射光を吸収する光吸収剤を混入し
    た基材フィルム原料と、フィルムにした後の光屈折率が
    前記基材フィルム原料のそれとは異なる薄膜フィルム原
    料とを準備する工程と、 (B)複合口金から、前記基材フィルム原料と薄膜フィ
    ルム原料とを同時に溶融押出して基材フィルムの少なく
    とも一面に薄膜フィルムを成膜し、複合フィルムを得る
    工程と、 (C)前記薄膜フィルムの表面に測定光を照射し、該薄
    膜フィルムからの反射光の干渉を利用して前記薄膜フィ
    ルムの厚みを測定する工程と、 (D)前記測定した薄膜フィルムの厚みが、所望の値に
    なるように前記複合口金の押出間隙を調整する工程と、
    を含むことを特徴とする複合フィルムの製造方法。
  2. 【請求項2】基材フィルム原料に、基材フィルムでの光
    透過率が40%以下になるように光吸収剤を混入するこ
    とを特徴とする請求項1の複合フィルムの製造方法。
  3. 【請求項3】光吸収剤として、カーボンブラック微粒
    子、黒色染料または黒色顔料を用いることを特徴とする
    請求項1または請求項2の複合フィルムの製造方法。
  4. 【請求項4】測定光として、白色光を用いることを特徴
    とする請求項1ないし請求項3のいずれかの複合フィル
    ムの製造方法。
  5. 【請求項5】請求項1ないし請求項4のいずれかの複合
    フィルムの製造方法によって得られた複合フィルムから
    前記薄膜フィルムを剥離することを特徴とする薄膜フィ
    ルムの製造方法。
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