JPS6139177B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融重合体押出物の冷却装置に関し、
更に詳しくはダイより押出されたシート状の溶融
重合体押出物に、要すれば静電荷を付与して冷却
ドラムのような冷却表面に密着せしめ、固化した
シートを製造するに際し、ドラムの表面形状をマ
イクロクラツク構造を備えたものとすることによ
つて、製膜速度即ちシートの製造速度を高める冷
却装置に係わる。

シート状の溶融重合体に静電荷を付与して、冷
却面に密着固化する静電密着法は、キヤステイン
グ速度の低速域ではシートの厚みの均一性、表面
の平滑性等優れた急冷シートを製造する方法であ
る。しかし、この方法の最大の問題点は、キヤス
テイング速度の上昇に伴つて急冷シートの単位面
積当りの静電荷重が減少して溶融シートの冷却面
への密着力が低下し、シートと冷却表面との間隙
に空気が流入してしまう。この空気は泡状になる
もので、泡の数はキヤステイング速度に伴つて増
加する傾向があり、泡の大きさも増大するもので
ある。

この欠点の解消策として、特開昭46−439号公
報には、冷却ドラムの表面粗さを少なくとも0.38
μr.m.sとすべきことが提案されている。冷却ド
ラムに連結した孔が存在すると、シートと冷却表
面との間に存在する空気は閉じこめられることな
く、この連結孔を通じて遁げるので、シートの冷
却表面への密着が維持されることとなる。この発
明では冷却ドラム表面をサンドブラスト加工し、
梨地状のマツト表面を形成している。もつとも、
この表面改質冷却ドラムもなお満足できない問題
が存在している。問題点の第１は、梨地面がシー
ト表面に転写して、二軸配向されたシートの表面
がオレンジの皮のような細かい凹凸表面模様を呈
することである。冷却装置の表面のマツト粗さが
細かいと、延伸シートのオレンジ皮様の凹凸模様
は軽減するが、キヤステイング速度を高めること
に支障が現われる。従つて、冷却表面のマツト粗
さと、フイルムの表面の平坦性とは相反するもの
である。なお、この表面の凹凸をもつフイルム
は、包装資材、電気絶縁材等の用途に使用する場
合には殆ど支障とならないものの、高密度磁気記
録材料や写真用途を含む光学関連材料に供する場
合には重大な品質上の欠陥となる。このように、
マツト表面を有する冷却表面によるフイルムのキ
ヤステイングはその用途に制約を受ける。

第２の問題点は、生産速度を高速度に持続でき
る時間が短いことである。マツト表面には溶融押
出物の中に含まれる低分子量化合物が附着、堆積
し易い。この低分子量は、溶融重合体シートを冷
却表面に静電表面に密着させる際に起こりがちな
巻込み空気を排出するマツト表面の空気通路を閉
塞して、シート押出物と冷却表面との間に気泡が
形成され、この気泡がシートに痕跡として泡状の
欠点をもたらすため、生産速度を高めることがで
きなくなる。

本発明は、冷却表面の凹凸が製品フイルムに転
写されないような、平坦なシート表面の得られる
冷却装置を提供することを目的とする。

そして、本発明は、冷却能力が大きく、巻込み
空気が容易に排除される冷却装置であつて、生産
速度が高められものを提供することを目的とする
ものである。しかも、本発明の冷却装置は使用中
に熱可塑性重合体から揮散する低分子量化合物に
よつて、冷却表面が汚染されて閉塞しにくい表面
構造を備えた冷却装置を提供することも目的とす
るものである。従つて、本発明の冷却装置は、良
品質の製品を長時間にわたつて生産できるものと
なる。

本発明は、押出ダイから押出されたシート状の
溶融重合体押出物を冷却するための移動可能な表
面を備えた冷却装置であつて、冷却装置の該表面
は溶融重合体シートを密着せしめ得るものであ
り、かつ該表面は微細なクラツクが多数存在する
ことを特徴とする溶融重合体シートの冷却装置で
ある。

本発明の冷却装置は、ドラム状の回転体やコン
ベアベルトの如き移動可能なもので、その表面に
マイクロクラツクが存在し、このマイクロクラツ
クは冷却表面の任意の方向の走査線において単位
長さ10mm当り少くとも５箇存在し、そのマイクロ
クラツクの70％以上のものの開口幅は0.1ミクロ
ン以上であつて、前記走査線10mm当りの全クラツ
クの開口幅の総計は５mm以下であるものである。

本発明の冷却装置の表面は、第１図の斜視像を
示す電子顕微鏡写真のスケツチから明かなよう
に、クラツク１２Ａは表面から深部に向つてドラ
ム面に対しほぼ法線方向に発生し、ドラム表面１
１は直線又は曲線のクラツク１２が秩序なく走つ
ていて、第１図の斜視図は壁工が乾燥して亀裂が
発生した様相に類似している。第２図は本発明の
冷却装置の表面クラツク１２を示す拡大平面図で
あり、ドラム表面１１に秩序なく多数のマイクロ
クラツクを認めることができる。なお第３図は、
従来のマツト表面１４をもつ冷却ドラムの表面の
拡大平面図である。

このように、本発明の冷却装置のマイクロクラ
ツクをもつ表面状態が、従来装置の表面とは全く
異るものであることが第１図（又は第２図）と第
３図とを比較することから明かである。

本発明の冷却装置は、その表面に溶融重合体の
シートが拡げられようにキヤストされ、しかも静
電荷を利用して密着した場合でも、シートと冷却
表面との間に存在する空気が比較的深い表面クラ
ツクの溝を伝わつて外部に遁げ得ることが第１図
からわかる。他方、第３図の表面をもつ冷却装置
ではキヤステイングの際に空気が閉じ込められて
気泡部分を形成することが起り易いことを示して
いる。

本発明における冷却ドラム表面のマイクロクラ
ツクは比較的平滑な表面にクラツクが網状に形成
されたものである。その代表的な例はマイクロク
ラツクメツキであるが、クロムメツキ又はニツケ
ルメツキによつて形成される。

マイクロクラツクメツキは例えば「金属表面技
術便」（金属表面技術協会編）等に見る如く、従
来内燃機関のエンジンシリンダーの焼付防止策と
して、潤滑油の油留を有するメツキとして応用さ
れている。

その製造法は、例えばクロムメツキが生成され
る際に生じるメツキの内部応力が、あるいは内部
欠陥が、このメツキを化学的又は電気化学的にエ
ツチングする時に、部分的に溶解速度に差異を生
じ、あるいは内部応力が解放されてクラツクを発
生する。要すれば、その後表面を研磨するが、基
本的に較的平滑な平面にクラツクの網状組織がラ
ンダム構造で形成されるものと説明できる。

従来法の特開昭46−439号に示されている梨地
面は、砂あるいはガラス玉等の粒体を平面に投射
して形成されるため、第３図の如く大小の種々の
突起の集合であつて、この梨地面に軟かい溶融重
合体シートが静電的に押圧された時には、鋭い、
大きな突起が重合体シートに深く転写されること
が推定される。梨地面の高速化効果を保持出来る
範囲で梨地面を研磨して高い突起の先端部を除去
しただけでは、重合体シートへの転写を大幅に軽
減することは困難である。その結果、二軸延伸フ
イルムにオレンジの表皮のような微細な凹凸をも
つ欠点が生じるものと推定される。

しかるに本発明のマイクロクラツク面は、平滑
面と網状の溝との構成である。このマイクロクラ
ツク面に静電的に押圧される溶融重合体シート
は、その多くの部分をその表面の平坦面に保持さ
れるため、フイルムシートへの溝の転写は比較的
軽微にとどまるものと推定される。従つて、本発
明の冷却装置によつて急冷された重合体シートの
転写は比較的小さく、この二軸延伸フイルムはオ
レンジの表皮の如き微細凹凸表面欠陥が認められ
ないか、あるいは認められても梨地面に比べれば
少なく、二軸延伸によつて表面の微細凹凸は消失
する程度の実害のないものである。

次に溶融重合体から昇華する低分子量化合物が
冷却面に付着堆積すると、梨地面においては巻込
み空気を排出せしめる通路が閉塞され易く、鏡面
に近くなつて梨地面の高速化効果が短時間に低下
する。しかし本発明のマイクロクラツク表面にお
いては高速化効果を長時間持続する作用がある。
その要因の詳細は不明であるが、梨地面は巻込み
空気を排出せしめる相互に連結した孔が、あまり
深くないために、低分子量化合物の付着によつて
巻込み空気の排出孔が閉塞される。これに対し、
本発明のマイクロクラツク構造は、クラツク溝の
開口幅は狭いが、その亀裂はメツキの表層部に止
まらず、内層部にまで到達するような深い溝にな
つているので、低分子量化合物が付着しても巻込
み空気の排出路が閉塞されることは少なく、閉塞
されるとしてもかなりの時間を要し、その結果高
速化効果が長時間持続されるものと推定される。

マイクロクラツクの溝深さの非破壊的な測定は
困難であるが、破壊検査が許されるならば次のよ
うに測定出来る。即ち対象の表面から測定ビース
を切り出して断面を微細な研磨材で研磨し、しか
る後充分洗浄して観察試料とする。その断面を光
学顕微鏡もしくは走査型電子顕微鏡で観察するこ
とによつて溝深さを測定することが出来る。

第１図は鉄製素地の上にクロムメツキを施し、
これを電解エツチングして形成したマイクロクラ
ツク構造の表面を有するロールから、前述の方法
で表面部分を切り出して観察試料を作製し、走査
型電子顕微鏡で観察したスケツチである。

クラツクの溝深さ及び断面の形状等は、メツキ
の種類、メツキ条件、エツチングの方法及びその
条件等によつて大幅に変化するが、第１図はクロ
ムメツキ被膜を電解エツチングして形成した代表
的な例であつて、クラツクの深さ方向の形状はメ
ツキ表面にほぼ垂直でほぼ一様の溝幅を有してメ
ツキ層の深層部に到つている。その深さは数μか
ら数10μ乃至100μに達する場合もよく観察され
る。

表面の形状を定量的に表わす代表的手段とし
て、触針式の粗さ計により測定される単純な粗さ
Ｓ、中心線平均粗さCLA、平均自乗粗さrmsがあ
るが、該計器の検出端である針の先端部は通常数
μの曲率を有する。従つて開口幅に対して底の浅
い通常の表面形状、例えば研磨加工面、梨地面等
においては針の先端部は比較的忠実に表面に接触
して精度の高い測定が可能である。

しかるにマイクロクラツク表面構造において
は、クラツクの開口端が比較的狭いのに対して溝
が深いために、溝の内壁に沿つて底部に至る測定
は到底出来ないものと推定され、前記のマツト表
面形状の場合のような精度の高い測定は不可能で
ある。従つて本発明のマイクロクラツク表面を通
常の触針式粗さ計によつて測定された値によつて
表示することは適当でない。

マイクロクラツクの表面形状の特徴は顕微鏡写
真によつて判定される。即ちクラツクの本数を測
定するには、まず拡大倍率25倍の連続した複数枚
の顕微鏡写真を画面が連続するように連ね、これ
に実長10mmに相当するドラムの長さ方向の直線を
引き、要すれば部分的に更に拡大倍率の高い顕微
鏡写真において、10mm長の該直線とクラツクが交
差する点の数をもつて交差点の数と称し、クラツ
クの密度を表わす指標とする。

又クラツクの開口幅も同様に顕微鏡写真に引い
た実長10mmの直線の交差点におけるクラツクの溝
幅をもつて表わす。

本発明の冷却装置の表面に存在するマイクロク
ラツク構造としては、交差点の数が５点以上であ
つて、且つこの交差点の70％以上の点において開
口幅が0.1μ以上のものが適する。

ここで開口幅を規定するための交差点の対象割
合を70％とするのは、マイクロクラツクの製造法
によつては開口幅に広い分布を生じる場合があ
り、著しく狭いクラツクを混在したり、複数のク
ラツクが合流する点においては開口幅が非合流部
の数倍になる場合があるため、クラツク構造の平
均的特徴を表わすために、特異な部分を除外して
交差点の70％を対象とするとよい。

交差点の数が５点未満の低密度では本発明の主
目的である高速化効果に多くを期待出来ない。従
つて、交差点の数は少なくとも５点以上、望まし
くは10点以上、更に50点以上が一層好ましい。

次にクラツクの開口幅が0.1μ未満の狭い場合
は、溶融重合体から昇華する低分子量化合物で目
詰まりを生じ易く、しかもその洗浄除去が困難に
なる。従つて開口幅は少なくとも0.1μ以上、望
ましくは１μ以上、しかし300μを超えると急冷
面の転写の影響が現われる傾向があり、二軸延伸
後のフイルムの表面特性に悪影響を及ぼすことが
あるので好ましくない。従つてクラツクの開口幅
は300μ以下がよく、更には100μ以下が好まし
く、２μ〜50μの範囲のものが最適である。

以上の条件に加えて本発明のマイクロクラツク
構造の表面は、実長10mmの直線と交わる交差点に
おけるクラツクの開口幅の合計が５mm以下である
べきで、５mmを超えると重合体シートへの転写の
開係で表面を研磨された梨地面に類似するように
なり、二軸延伸フイルムの微細な凹凸欠陥とな
る。

このような理由から、開口幅の合計は５mm以
下、望ましくは３mm以下である。しかし逆に総合
計が10μに満たない場合には冷却装置として高速
化効果に多くを望めなくなる。従つて更に好まし
くは100μ〜２mmで本発明の種々の効果、優位性
もよく発現することが出来る。

本発明の冷却装置としてマイクロクラツク表面
をもつ冷却ドラムを用いれば、梨地面におけるよ
うなフイルムの表面特性に悪化を招くことなく、
汎用的な鏡面状急冷ドラムの最大速度の２倍依上
の高速化を発現することが出来る。しかもその高
速生産の持続時間を梨地面ロールの場合の1.5倍
以上の長時間に及ぶことが出来る。

マイクロクラツク表面構造は、一般的にはクロ
ムメツキの化学的あるいは電気化学的エツチング
処理によつて製造することが出来るが、クロムメ
ツキのメツキ浴組成とそのメツキ条件によつても
発現出来る。更にニツケルを主成分とするメツキ
においても類似の構造の表面を作ることが出来
る。

マイクロクラツク構造の平坦部の表面粗さは、
0.5S乃至更に鏡面でもよいが、フイルムの表面特
性に悪影響を与えない範囲で1Sないし2S程度の
粗面でも問題ない。特に冷却ドラムの表面温度を
低温に保持することによつて冷却面の転写を軽減
出来る。例えばクロムメツキ表面を電気化学的に
エツチングし、クラツク構造生成の後、一般的に
は平坦部を平滑化するため軽度の仕上げ研磨を行
うが、研磨を施すことなく急冷表面として採用出
来る場合がある。

本発明の冷却装置には、通常の溶融重合体から
シートを形成する製膜法が適用できるすべての熱
可塑性重合体が適用できる。例えば、ポリエチレ
ンテレフタレートのようなポリエステル、ポリプ
ロピレンのようなポリオレフイン、ポリスチレン
のようなポリビニル、ナイロン６のようなポリア
ミド、ポリカーボネート等を示すことができる。
このうちポリエステル重合体に特に好適に応用出
来るものである。

本発明の冷却装置は、溶融した重合体をシート
状に押出すダイ、未固化（溶融）重合体シート状
物に静電荷を付与するピンニング手段、シート状
押出物が本発明の冷却装置表面に完全に密着する
ための電極であつてピンニング手段と対向する電
極となるものを備えている。なお、押出ダイ、溶
融重合体シートをピンニングする針状（又は線
状）電極と対向電極は公知であり、また本発明の
冷却ドラムはその表面構造を除いて公知の駆動手
段（移動手段）を適用することができる。

以下本発明を具体例をもつて説明する。

実施例 １ 実施例に供した冷却装置は、厚さ150μのクロ
ムメツキを電解エツチングし、次に軽い表面研磨
を行つて形成したマイクロクラツク構造のクロム
メツキ層を有する冷却ドラムであつて、その表面
形状は直線10mm当りのクラツクとの交差点が平均
120点で、その開口幅が平均８μ、開口幅の合計
が0.96mm、表面の粗さが0.33μCLAのマイクロク
ラツク表面構造である。

公知のダイより厚さ180μのポリエチレンテレ
フタレートの溶融シートを押出し、シートの全幅
に亘つて静電荷を付与して冷却ドラムに静電的に
密着させる。空気巻込みに伴う気泡形成が生じる
ことなく安定して急冷シートが製造される最高速
度は、表面粗さが0.05μCLA以下の鏡面の冷却ド
ラムの場合、速度45ｍ／分であるのに対し、本実
施例のものは約100ｍ／分であつた。

又鏡面のクロムメツキ面にサンドブラスト加工
をして表面の粗さ0.35μCLAの面を形成し、次い
で軽い表面研磨により0.33μの梨地形状とした冷
却ドラムを用いた場合には、急冷シートの最高製
造速度は約80ｍ／分であつた。

本実施例のマイクロクラツク構造の冷却ドラム
と、梨地形状の冷却ドラムにおける急冷シート最
高製造速度は、時間の経過と共にオリゴマーが堆
積して低下するが、両者には時間差異があつて、
本発明のものは、初期の生産速度が高く、しかも
その状態が長時間持続されるのに対し、対照とな
る梨地面冷却ドラムでは、初期の生産速度がやゝ
低い上に、経時的に生産性が低下してしまう。

続いてこれら急冷シートを縦方向に3.7倍、横
方向に4.0倍に二軸延伸し、更に230Cで熱処理し
た熱処理したフイルムは、本発明の装置により製
膜したフイルムにはオレンジの表皮様欠点は全く
認められず、表面の品質特性が最も厳しいビデオ
テープ用ベースフイルムとしての要求特性を充分
満足している。

これに対し、梨地冷却ドラムにより製膜したフ
イルムには明らかに表面の微細凹凸が認められビ
デオ用途に不適当であつた。

実施例 ２ 厚さ100μの平滑に研磨されたクロムメツキを
化学的にエツチングして形成したマイクロクラツ
クメツキを有する冷却ドラムであつて、直線10mm
当りのクラツクの交差点の数が約600点で、その
開口幅は0.3μ、開口幅の合計が180μ、表面粗さ
が0.07μCLAのマイクロクラツク構造をもつもの
を使用した。表面上にダイより押出された厚さ
200μのポリエチレンテレフタレートの溶融シー
トを静電的に密着し急冷シートを製造した。急冷
シートの最高製造速度は約90ｍ／分で急冷シート
には冷却面のマイクロクラツク構造の転写がほと
んど認められず、鏡面状表面の場合に得られると
同様の透明な、且つ平滑な表面の急冷シートを高
速生産することができる。

製品フイルムは透明な包装容器等に真空成型す
る場合の素材として良好に利用出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷却装置の表面部分を切り取
つた断層と表面とを示す斜視図（拡大図）であ
る。第２図は本発明の冷却装置の表面の拡大され
た平面図である。また第３図は梨地表面をもつ冷
却装置（従来技術）の面を示す平面図である。図
面において、１０は断層、１１は表面、１２はマ
イクロクラツク、１２Ａは冷却装置の深部に達す
るマイクロクラツク、１４は梨地加工表面を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 押出ダイから押出されたシート状の溶融重合
   体押出物を冷却するための移動可能な表面を備え
   た冷却装置であつて、冷却装置の該表面は溶融重
   合体シートを密着せしめ得るものでありかつ該表
   面は微細なクラツクが多数存在することを特徴と
   する溶融重合体シートの冷却装置。 ２ 冷却装置の表面に存するクラツクはマイクロ
   クラツクであつて、該表面の任意の方向における
   長さ10mmの間隔内に該マイクロクラツクが少なく
   とも５箇存在し、該マイクロクラツクの70％以上
   のものの開口幅は0.1ミクロン以上であつて、該
   表面の長さ10mm当りのマイクロクラツクの開口幅
   の総合計は５mmを越えないことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の溶融重合体シートの冷却
   装置。