JP5198649B1 - アニール処理方法およびアニール処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】結晶性樹脂フィルムに対して適正に結晶化させて効率よく歪を除去することのできるアニール処理を施すことができるアニール処理方法およびアニール処理装置を提供すること。
【解決手段】結晶性樹脂フィルム２を軟化点以上かつ融点以下の温度に加温してアニール処理を施すアニール処理方法において、結晶性樹脂フィルム２を樹脂の流れ方向を鉛直方向に向けて搬送するとともに、搬送方向に温度差をもって加温することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アニール処理方法およびアニール処理装置に係り、特に結晶性樹脂フィルムのアニール処理に好適なアニール処理方法およびアニール処理装置に関する。

一般に、結晶性樹脂フィルムは非晶性樹脂フィルムに比較して、例えば分子鎖が規則正しく配列しており、ガラス転移温度および融点が存在し、硬く剛性が優れている等の特徴がある。このような特徴を備えた結晶性樹脂フィルムは、例えば、太陽電池の発電素子を封止するフィルム材、液晶パネルのバックフィルム、電子材料フィルム、窓ガラス用フィルム、一般の民生用フィルム等の各種の産業分野に広く利用されている。

また、結晶性樹脂フィルムにおいては、インフレーション成形やＴダイ成形によって成形された後に固化しても、成形時の応力により歪が残るので、この歪を除去する必要がある。

そこで、従来においては、前記太陽電池の封止用の樹脂フィルムに対してアニール処理を施して歪を除去することが提案されている（特許文献１、図１参照）。

この特許文献１においては、水平方向に並列された複数のローラを有する搬送コンベアによって樹脂フィルムを樹脂の流れ方向（ＭＤ）に搬送しながら加温手段によって樹脂の軟化点以上に加温してアニール処理を行っていた。

特開２０００−０８４９９６号公報

しかしながら、前記従来のアニール処理には次のような不都合があった。

第１に、樹脂フィルムをローラの上に載せて水平に搬送するものであるために、樹脂フィルムの樹脂の幅方向（ＴＤ）に偏肉が存在すると、樹脂フィルムが蛇行して搬送されてしまうために、樹脂が結晶化しても歪の除去を効率的に行うことができない。

第２に、樹脂フィルムをローラの上に載せて水平に搬送するものであり、樹脂フィルムに対して積極的に展張力や曲げ応力を付与するものではないので、樹脂の結晶化に対する刺激が少なく、歪の除去を効率的に行うことができない。

第３に、樹脂フィルムをその搬送方向の全体に亘って均一の温度をもって樹脂の軟化点以上に加温するものであるために、樹脂の結晶化に対する刺激が少なく、歪の除去を効率的に行うことができない。

第４に、樹脂フィルムの樹脂の流れ方向（ＭＤ）および幅方向（ＴＤ）の歪み度合い（加熱熱収縮率）が相違するために、樹脂フィルムの平面性の精度が悪く、各種の産業分野において良好に用いることができない。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、結晶性樹脂フィルムに対して適正に結晶化させて効率よく歪を除去することのできるアニール処理を施すことができるアニール処理方法およびアニール処理装置を提供することを目的とする。

本発明者等は鋭意研究し、結晶性樹脂フィルムに対して樹脂の結晶化に対して刺激を付与しながらアニール処理を施すことにより効率的に歪を除去することを発見して本発明を完成させた。前記樹脂の結晶化に対する刺激としては、結晶性樹脂フィルムを鉛直方向に搬送させながら搬送方向に温度差を設けたり、結晶性樹脂フィルムに内部応力を付与することが挙げられる。

前述した目的を達成するため本発明の第１の態様のアニール処理方法は、結晶性樹脂フィルムを軟化点以上かつ融点以下の温度に加温してアニール処理を施すアニール処理方法において、１つのアニール処理室内において、前記結晶性樹脂フィルムを樹脂の流れ方向を鉛直方向に向けて搬送するとともに、鉛直方向に搬送されている当該結晶性樹脂フィルムを鉛直方向の上部と下部とにおいて温度差をもって加温することを特徴とする。

また、本発明の第２の態様のアニール処理方法は、前記結晶性樹脂フィルムの搬送方向を鉛直方向の上向きおよび下向きに少なくとも１回変更させることを特徴とする。

また、本発明の第３の態様のアニール処理方法は、前記結晶性樹脂フィルムに対して、搬送方向に展張力を付与するとともに曲げ応力を付与することを特徴とする。

また、本発明の第４の態様のアニール処理方法は、結晶性樹脂フィルムに対して、厚さ方向の一面側から加温することを特徴とする。

また、本発明の第１の態様のアニール処理装置は、結晶性樹脂フィルムを軟化点以上かつ融点以下の温度に加温してアニール処理を施すアニール処理室と、前記アニール処理室内において前記結晶性樹脂フィルムを樹脂の流れ方向を鉛直方向に向けて搬送する搬送手段と、前記アニール処理室内を鉛直方向に搬送されている前記結晶性樹脂フィルムを鉛直方向の上部と下部において温度差をもって加温する加温手段とを有することを特徴とする。

また、本発明の第２の態様のアニール処理装置は、前記搬送手段が、前記結晶性樹脂フィルムの搬送方向を鉛直方向の上向きおよび下向きに少なくとも１回変更させる搬送路を備えていることを特徴とする。

また、本発明の第３の態様のアニール処理装置は、前記搬送手段が、鉛直方向に搬送される前記結晶性樹脂フィルムに対して、搬送方向に展張力を付与するとともに曲げ応力を付与する搬送ロールを備えていることを特徴とする。
また、本発明の第４の態様のアニール処理装置は、前記加温手段が前記結晶性樹脂フィルムに対して、厚さ方向の一面側から加温するように形成されていることを特徴とする。

本発明のアニール処理方法に従って本発明のアニール処理装置を運転することにより、結晶性樹脂フィルムに対して樹脂の結晶化に対して刺激を付与しながらアニール処理を施すこととなり、結晶性樹脂フィルムに対して適正に結晶化させて効率よく歪を除去することができるという優れた効果を奏する。

本発明に係るアニール処理装置の一実施形態を示す縦断面図 本発明に係るアニール処理装置の他の実施形態を示す縦断面図

以下、図１および図２を用いて本発明のアニール処理装置の実施形態について説明する。

図１は本発明のアニール処理装置の１実施形態を示す。

本実施形態のアニール処理装置１は、図１に示すように、結晶性樹脂フィルム２を軟化点以上かつ融点以下の温度に加温してアニール処理を施すアニール処理室３を備えている。このアニール処理室３は下方に結晶性樹脂フィルム２を出入させる開口４が設けられている。また、アニール処理室３内の中央部分には、結晶性樹脂フィルム２を樹脂の流れ方向を鉛直方向に向けて搬送する搬送手段５を設けている。この搬送手段５は、水平軸回りに回転自在な搬送ロール６を鉛直方向に２本を平行に配設した組を左右方向に２組平行に配設して形成されている。本実施形態においては、図１において、結晶性樹脂フィルム２は開口４を右下側から入り、続いて右下の搬送ロール６から右上の搬送ロール６まで鉛直方向の上向きに掛けまわされ、右上の搬送ロール６から左上の搬送ロール６に移り、続いて左上の搬送ロール６から左下の搬送ロール６まで鉛直方向の下向きに掛けまわされ、最後に左下側から開口４を出て行くように搬送される。本実施形態の搬送手段５においては、結晶性樹脂フィルム２の搬送方向を鉛直方向の上向きおよび下向きに少なくとも１回変更させる搬送路７を備えていることとなる。左右の各２本の搬送ロール６とアニール処理室３の側壁との間には、結晶性樹脂フィルム２をその搬送方向に温度差をもって加温する加温手段としての上部ヒータ８および下部ヒータ９とがそれぞれ設置されている。下部ヒータ９は結晶性樹脂フィルム２の軟化点より所定温度だけ高い温度Ｔ１の温風を結晶性樹脂フィルム２に向けて送出し、上部ヒータ８は下部ヒータ９の温風の温度Ｔ１より所定温度（例えば、２０℃程度）高い温度Ｔ２の温風を結晶性樹脂フィルム２に向けて送出するように形成されている。各ヒータ８、９には図示しない温風源より温風が供給されるようになっているとともに、結晶性樹脂フィルム２の厚さ方向の一面側のみから加温するように形成されている。また、温度管理するために、アニール処理室３内の必要個所に図示しない温度センサを設置するとよい。

次に、本実施形態のアニール処理装置１を用いて本発明のアニール処理方法を施す場合を説明する。

＜準備工程＞
最初に成形されて固化している結晶性樹脂フィルム２をアニール処理装置１のアニール処理室３内に図１に示すように掛けまわす。

この結晶性樹脂フィルム２としては、公知の結晶性樹脂フィルム２を用いることができる。例えば、ＰＡ、ＰＯＭ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＴＦＥ等を目的に応じて用いるとよい。

次に、下部ヒータ９から結晶性樹脂フィルム２の軟化点より所定温度だけ高い温度Ｔ１の温風を結晶性樹脂フィルム２に向けて送出させ、上部ヒータ８から下部ヒータ９の温風の温度Ｔ１より所定温度（例えば、２０℃程度）高い温度Ｔ２の温風を結晶性樹脂フィルム２に向けて送出させる。

＜アニール処理工程＞
次に、結晶性樹脂フィルム２を所定速度で搬送路７に沿って搬送させる。

これにより結晶性樹脂フィルム２は樹脂の流れ方向を鉛直方向に向けて搬送されるので、結晶性樹脂フィルム２の幅方向に偏肉が存在しても蛇行することなく鉛直方向に搬送される。これによりアニール処理の効率が向上する。

更に、上部ヒータ８から送風される温風の温度Ｔ２が下部ヒータ９から送風される温風の温度Ｔ１より高いので、結晶性樹脂フィルム２は搬送路７を鉛直方向に搬送される際に搬送方向に温度差をもって加温されることとなり、結晶化する強い刺激を受けて、結晶化が適正に進行される。更に、両ヒータ８、９によって結晶性樹脂フィルム２の厚さ方向の一面側のみから加温するので、結晶性樹脂フィルム２はその厚さ方向においても一方向からの加温を受けて結晶化する強い刺激を受けて、結晶化が適正に進行される。

更に、結晶性樹脂フィルム２は、搬送路７を鉛直方向に搬送させることにより自重による展張力と搬送力による展張力を受けるとともに、搬送ロール６を巻回しつつ進行する際に曲げ応力を受けることとなり、結晶化する強い刺激を受けて、結晶化が適正に進行される。ここで、搬送路７の鉛直方向の長さは、結晶性樹脂フィルム２に対して自重による展張力が作用するために十分な長さとするとよい。

更に、本実施形態においては、左右の各２本の搬送ロール６の２組により、結晶性樹脂フィルム２が搬送方向を鉛直方向の上向きおよび下向きに少なくとも１回変更させられているので、結晶化する強い刺激を受けて、結晶化が適正に進行される。

このように本実施形態においては、結晶性樹脂フィルム２に対して樹脂の結晶化に対して刺激を付与しながらアニール処理を施すことができ、効率的に歪を除去することができる。特に、結晶性樹脂フィルム２の樹脂の流れ方向（ＭＤ）および幅方向（ＴＤ）の歪み度合いが同一となるために、結晶性樹脂フィルムの平面性の精度が極めて良くなり、各種の産業分野において良好に用いることができる。

また、結晶性樹脂フィルム２の厚さ、搬送速度、温度上昇速度等との関係により、必要に応じて、両ヒータ８、９に相当する２つのヒータ（図示せず）を図１において結晶性樹脂フィルム２の内側にも設置して結晶性樹脂フィルム２の両面側から加温するようにしてもよい。

図２は本発明のアニール処理装置の他の実施形態を示す。

本実施形態のアニール処理装置１ａは、鉛直方向に搬送される結晶性樹脂フィルム２の搬送時における結晶性樹脂フィルム２の幅方向の偏肉が原因とされる搬送方向の蛇行を有効に補正して蛇行を確実に抑えるために、上下端の搬送ロール６の高さ方向の中間位置に更に１本の搬送ロール６を追加したものである。中間位置に設けた搬送ロール６に対する結晶性樹脂フィルム２の搬送方向は、図２の鎖線の経路としてもよい。その他の構成は図１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

本実施形態によれば、前記実施形態の作用と同様に作用するとともに、高さ方向の中間位置に追加した搬送ロール６によって、結晶性樹脂フィルム２の搬送路７における結晶性樹脂フィルム２の幅方向の偏肉が原因とされる搬送方向の蛇行を有効に補正して蛇行を確実に防止することができ、更に当該搬送ロール６を巻回して搬送される結晶性樹脂フィルム２に樹脂の流れ方向（ＭＤ）の展張力と曲げ応力とを追加して負荷することができる。これにより結晶性樹脂フィルム２に対して更に樹脂の結晶化に対する刺激を付与することができ、より一層効率的なアニール処理を施すことができ、極めて良好に歪を除去することができる。

結晶性樹脂フィルム２として、材質：ＰＥＴ、厚さ：５０μｍ、幅：１３００ｍｍに対して、図１の実施形態を用いて次の処理条件でアニール処理を施した。
下部ヒータ９の温度Ｔ１：１８０℃
上部ヒータ８の温度Ｔ２：２００℃
フィルムの搬送速度：８０ｍ／分
搬送路７の長さ：３５ｍ
搬送路７の長さは、図１に示すアニール処理装置１を直列接続する個数を調整して設定するとよい。

これにより、結晶性樹脂フィルム２の加熱熱収縮率は、ＪＩＳ Ｃ−２３１８に基づき、１５０℃×３０分の状態でＭＤ方向の加熱熱収縮率＝０．１３％、ＴＤ方向の加熱熱収縮率＝０．０１％となり、非常に優れたアニール処理が施されたことがわかった。更に説明すると、結晶性樹脂フィルム２のアニール処理を施す前のＭＤ方向の加熱熱収縮率とＴＤ方向の加熱熱収縮率との差が０．５％台であったものが、本発明に基づくアニール処理を施すことによりＭＤ方向の加熱熱収縮率とＴＤ方向の加熱熱収縮率との差が０．１％近傍に低減されたので、当該アニール処理後の結晶性樹脂フィルム２は、その後に各種の加工を受けてもその平面性がきわめて高く維持され、歪み性も極めて低く維持されることがわかる。従って、得られた結晶性樹脂フィルム２の平面性および耐歪み性が非常に高いものであることがわかった。

なお、本発明は前記実施形態、実施例に限定されるものではなく、必要に応じて変更することができるものである。

例えば、アニール処理の対象となる結晶性樹脂フィルムとしては、結晶性樹脂フィルムの表面の一面若しくは両面に塗工剤を予めコーティングして乾燥させたものに対しても本発明を良好に適用することができる。

１、１ａ アニール処理装置
２ 結晶性樹脂フィルム
３ アニール処理室
５ 搬送手段
６ 搬送ロール
７ 搬送路
８ 上部ヒータ
９ 下部ヒータ

Claims (8)

1. 結晶性樹脂フィルムを軟化点以上かつ融点以下の温度に加温してアニール処理を施すアニール処理方法において、
   １つのアニール処理室内において、前記結晶性樹脂フィルムを樹脂の流れ方向を鉛直方向に向けて搬送するとともに、鉛直方向に搬送されている当該結晶性樹脂フィルムを鉛直方向の上部と下部とにおいて温度差をもって加温する
   ことを特徴とするアニール処理方法。
2. 前記結晶性樹脂フィルムの搬送方向を鉛直方向の上向きおよび下向きに少なくとも１回変更させることを特徴とする請求項１に記載のアニール処理方法。
3. 前記結晶性樹脂フィルムに対して、搬送方向に展張力を付与するとともに曲げ応力を付与することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアニール処理方法。
4. 前記結晶性樹脂フィルムに対して、厚さ方向の一面側から加温することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアニール処理方法。
5. 結晶性樹脂フィルムを軟化点以上かつ融点以下の温度に加温してアニール処理を施すアニール処理室と、
   前記アニール処理室内において前記結晶性樹脂フィルムを樹脂の流れ方向を鉛直方向に向けて搬送する搬送手段と、
   前記アニール処理室内を鉛直方向に搬送されている前記結晶性樹脂フィルムを鉛直方向の上部と下部において温度差をもって加温する加温手段とを有することを特徴とするアニール処理装置。
6. 前記搬送手段は、前記結晶性樹脂フィルムの搬送方向を鉛直方向の上向きおよび下向きに少なくとも１回変更させる搬送路を備えていることを特徴とする請求項５に記載のアニール処理装置。
7. 前記搬送手段は、鉛直方向に搬送される前記結晶性樹脂フィルムに対して、搬送方向に展張力を付与するとともに曲げ応力を付与する搬送ロールを供えていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のアニール処理装置。
8. 前記加温手段は、前記結晶性樹脂フィルムに対して、厚さ方向の一面側から加温するように形成されていることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のアニール処理装置。

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