TW202309348A - 加工塑膠薄膜之製造方法 - Google Patents
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Abstract
課題在於提供一種加工塑膠薄膜之製造方法，其包含藉由簡便的裝置去除經帶電的塑膠薄膜之電荷而降低表面的電位，防止因異常放電所致的塑膠薄膜之損傷，消除因靜電密接所致的塑膠薄膜行進之不良狀況用的除電步驟。
解決手段為可藉由一種加工塑膠薄膜之製造方法而解決，其特徵在於作為減輕真空中行進的塑膠薄膜之帶電量的方法，包含：在塑膠薄膜附近將具有1mm以下的曲率半徑之導電體設置於塑膠薄膜的寬度方向中，將塑膠薄膜表面與導電體之最近距離設為2mm以上10mm以下，將其間的壓力保持在8Pa以上800Pa以下，藉由使用經接地的導電體之除電方法進行除電之步驟(步驟1)。
Description
本發明關於一種加工塑膠薄膜之製造方法，其包含將真空中行進的塑膠薄膜所帶電的電荷進行除電之步驟。
在磁性記錄帶、ITO薄膜、鋁蒸鍍薄膜、透明蒸鍍薄膜等塑膠薄膜上積層有無機物之積層薄膜係被市售。此等積層薄膜係使用濺鍍技術、真空蒸鍍技術來製造。於此等製造中，一般使用將長條的塑膠薄膜作為捲物導入真空裝置，邊捲出塑膠薄膜邊在真空中行進而積層無機薄膜層之方法(參照例如專利文獻1)。
若捲出塑膠薄膜，或利用輥等使其行進，則塑膠薄膜會因剝離帶電、摩擦帶電等而使電荷帶電於塑膠薄膜。若因許多的電荷之帶電而電位變高，則發生放電，破壞塑膠薄膜表面，或在附近的導電體進行放電，在塑膠薄膜中開孔。
又，藉由帶電，靜電吸附於接觸塑膠薄膜的輥，發生捲附而變得不能行進。
因此，設置除電器來進行除電。例如有對於經捲出的塑膠薄膜，使經接地的不銹鋼纖維之靜電刷接近塑膠薄膜到1mm為止者或離子產生器(參照例如專利文獻1)。
又，有對於帶電的塑膠薄膜，噴吹氣體而進行除電之方法(參照例如專利文獻2)。
另外，有藉由將直流電壓或交流電壓施加於電極且調整壓力，而產生輝光放電，將塑膠薄膜進行除電之方法(參照例如專利文獻3)。
如專利文獻1中記載，將靜電刷設置於1mm以內時，當塑膠薄膜以低速度(例如10m/min)行進時，不易發生問題，但高速(例如100m/min)行進時，塑膠薄膜會振動而與靜電刷接觸，使塑膠薄膜發生擦傷。
一般而言，在高真空中電場集中，若不施加高電壓則往空間的電荷移動不發生。又，於氣體存在的狀態下，因其壓力區域而放電的狀態變化，於比較高的壓力下，發生電弧放電而損傷塑膠薄膜。又，也會隨著電極間的距離、電極形狀，而放電開始電壓發生變化。因此，於如專利文獻2記載之單純地噴吹氣體之方法中，會有無法除電或相反地發生電弧放電，會損害塑膠薄膜的情形。
專利文獻3記載之藉由輝光放電的除電，係藉由輝光放電所產生的電漿進行除電之方式，藉由電漿中存在的電子與離子進行除電者，塑膠薄膜的表面因電子而帶電時，因電漿的邊界區域與塑膠薄膜的表面之間的電位差而在電漿內移動到邊界區域為止的離子係被加速，與電子結合而進行中和。因此，耗費充分的時間暴露在電漿中就完全被中和了。
然而，若塑膠薄膜的行進速度變快，則相對於塑膠薄膜的剝離帶電或摩擦帶電增加，暴露於電漿中時間變短，而變得無法充分除電。
作為在塑膠薄膜上形成無機薄膜層之方法，有濺鍍法。於此方法中將作成的膜之原料作為靶，產生電漿，使離子衝撞置於負電位的靶，擊出原料的原子、分子，在塑膠薄膜上沉積原子、分子。又，此方法的薄膜形成速度，一般而言為數m/min，帶電量比較少。又，暴露於電漿中亦意指帶電變少。
又，作為另一方法，化學蒸鍍法(CVD)為藉由在電極間導入原料氣體而產生電漿，使氣體進行化學變化而形成膜之方法。於此方法中通常塑膠薄膜速度為數十m/min，且由於塑膠薄膜在電漿中行進，故帶電量少。
真空蒸鍍法為提高溫度而使膜的原料蒸發，在膠薄膜上形成膜之方法，以塑膠薄膜的行進速度為數百m/min進行製造。因此帶電係比其他方法多。其中，於將電子束照射至原料進行加熱而使其蒸發的電子束加熱蒸鍍法中，電子束的一部分係被原料彈回，產生二次電子，在蒸鍍中大量的電子帶電於塑膠薄膜上。
相較於藉由濺鍍法或CVD法的無機物之積層法，蒸鍍法中帶電量變多，因此除電變更困難。又，於使用電子束的蒸鍍法中，以既有的除電方法會有除電能力不足的情形。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平2-281420號公報
[專利文獻2]日本特開2000-54151號公報
[專利文獻3]日本特開昭62-56567號公報
[發明欲解決之課題]
本發明係以如此的習知技術之課題為背景而完成者。亦即，本發明之目的在於提供一種加工塑膠薄膜之製造方法，其包含：藉由簡便的裝置去除經帶電的塑膠薄膜之電荷而降低表面的電位，防止因異常放電所致的塑膠薄膜之損傷，消除因靜電密接所致的塑膠薄膜行進之不良狀況用的除電步驟。
[用以解決課題之手段]
本發明者們專心致力地檢討結果，發現藉由以下所示的手段，可解決上述課題，而達成本發明。亦即，本發明包含以下之構成。
一種加工塑膠薄膜之製造方法，其特徵在於作為減輕真空中行進的塑膠薄膜之帶電量的方法，包含：在塑膠薄膜附近將具有1mm以下的曲率半徑之導電體設置於塑膠薄膜的寬度方向中，將塑膠薄膜表面與導電體之最近距離設為2mm以上10mm以下，將其間的壓力保持在8Pa以上800Pa以下，藉由使用經接地的導電體之除電方法進行除電之步驟(步驟1)。
再者，一種加工塑膠薄膜之製造方法，其係於前述步驟1之後，包含將負電位或高頻率的交流電位連接至板狀電極，於板狀電極與塑膠薄膜間流動氣體而產生電漿，設置藉由所產生的電漿進行除電之裝置，將塑膠薄膜除電之步驟(步驟2)。
再者，一種加工塑膠薄膜之製造方法，其包含對於前述導電體之設置面側，在塑膠薄膜之相反面側設置金屬輥，使該金屬輥接地，塑膠薄膜在該金屬輥上邊行進邊除電之步驟。
再者，一種加工塑膠薄膜之製造方法，其係在塑膠薄膜上設置蒸鍍層之製造方法中，包含前述步驟。
[發明之效果]
依據本發明，可去除在塑膠薄膜上所帶電的電荷，藉由使表面電位接近接地電位，可防止意外的電弧放電等所致的塑膠薄膜損傷。又，可避免因靜電密接而行進中的塑膠薄膜對輥之捲附所造成的行進不良狀況。
[用以實施發明的形態]
本發明之製造方法為一種加工塑膠薄膜之製造方法，其特徵在於作為減輕真空中行進的塑膠薄膜之帶電量的方法，包含在塑膠薄膜附近設置一定的壓力下、具有1mm以下的曲率半徑且接地的導電體，進行除電之步驟。
本發明所言之塑膠薄膜，係將有機高分子熔融擠出，視需要地在長度方向及、或寬度方向中施予延伸、冷卻、熱定型後之塑膠薄膜。作為有機高分子，可舉出聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚2,6-萘二甲酸乙二烯、尼龍6、尼龍4、尼龍66、尼龍12、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、全芳香族聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚碸、聚苯硫醚、聚苯醚等。又，此等有機高分子亦可少量共聚合或摻合其他有機聚合物。
基於近年的地球環境問題，亦可使用：將使用源自生質的有機物之一部分或全部所作成的有機高分子予以局部或全部性使用之有機高分子。
再者，對於塑膠薄膜亦可進行電暈處理等之表面處理。
再者，積層不同的有機物而一體化的積層體亦稱為塑膠薄膜。又，於塑膠薄膜上塗布其他有機物而積層的積層體亦稱為塑膠薄膜。另外，在塑膠薄膜，或在塑膠薄膜上塗布有機物而成的積層體，塗布鋁等之金屬層或ITO、氧化鋁等之金屬氧化物等的無機物而積層的積層體亦稱為塑膠薄膜。本發明之塑膠薄膜係其厚度較佳為5～500μm之範圍，更佳為8～300μm之範圍。
本發明所言的加工塑膠薄膜，就是指進行在前述塑膠薄膜上積層有機層，或積層無機層之加工，或施予了以電漿等處理表面而使表面物性變化之加工的塑膠薄膜。
本發明之所謂具有1mm以下的曲率半徑之導電體的導電體(1)，就是指將金屬或碳等之導電率1×10
3S/m以上的導電物質予以成形者。又，指的是將此等導電物質之纖維狀、粉體狀者混入樹脂等中而成為具有導電性之樹脂，或將在樹脂之表面上積層有金屬層、碳層者等進行成形加工者。
本發明之曲率半徑1mm以下，例如於圖1所設置的除電用之導電體(1)的情況，該導電體之與塑膠薄膜(2)所相對的側之前端部位係如圖2所示，具有比半徑1mm的圓小的曲率半徑之面的前端。求出該曲率半徑的面係在通過前端的任意面來觀看剖面時，採取最小的曲率半徑之面。
又，亦可具有持有以如圖3所示的虛線所示的比半徑1mm的圓小的曲率半徑之角的前端。
又，如圖4所示，成為梳狀、刷子狀形狀時，對應梳歯之部分或對應刷子的毛之部分的前端部成為圖5之形狀者，通過其前端的任意之剖面所求出的曲率半徑之最小值為1mm以下。形狀係如圖6、圖7，沒有特別的限制，只要具有持有曲率半徑為1mm以下之值的前端者即可。
曲率半徑較佳為1mm以下，超過1mm時，來自塑膠薄膜上帶電的電荷之電力線係在導電體中的集中變低，氣體的電離、拉拔電荷之力變不充分。
作為滿足本發明之導電體(1)之具體者，可舉出例如1mm厚度以下的銅條或一般作為除電刷市售的碳或金屬所形成的細紗並排者，或織入有機物的纖維與金屬紗等而成的織物之除電布或在織有在纖維積層有導電物質的纖維之織物。
本發明之所謂設置於塑膠薄膜(2)的寬度方向，就是如圖1所示，以覆蓋塑膠薄膜(2)之全寬或實質上全寬的方式設置。
本發明所言之將塑膠薄膜(2)表面與導電體(1)之最短距離設為2mm以上10mm以下者，就是實質上通過導電體(1)的前端部分，在連接塑膠薄膜(2)的表面之法線，從前端部到塑膠薄膜(2)表面為止的長度為2mm以上10mm以下。若比2mm更接近，則行進的塑膠薄膜係振動而與導電體接觸，發生損傷等或發生破裂。相反地若距離比10mm更廣，則塑膠薄膜與導電體之間的電位梯度變緩和，氣體的電離、拉拔電荷之力變差。
作為保持行進的塑膠薄膜表面與導電體之距離的方法，如圖1所例示，有藉由在至少2支輥(3)間施加張力之狀態使其行進，固定塑膠薄膜的表面位置，保持與導電體的距離之方法。惟，於25μm以下的薄塑膠薄膜時，因其平面性、厚度均勻性之影響，有發生皺紋而難以保持距離之情況。
作為較佳的方法，如圖8所例示，有使塑膠薄膜(2)在金屬輥(3)上行進，在金屬輥(3)之設置相反面上設置導電體(1)，保持導電體(1)與塑膠薄膜(2)的距離之方法。
本發明所言之壓力，就是指導電體的前端與塑膠薄膜之間的空間之壓力。壓力可藉由殘留氣體來維持，但通常藉由從外部導入氣體來調整壓力。作為氣體，較佳為主要導入氬來調整維持。
只要是1Pa左右的壓力，就具有除電效果，但為了得到更佳的除電效果，需要8Pa以上的壓力。若成為800Pa以上，則因自我放電所致的除電效果開始降低而不宜。
從外部導入氣體時，較佳為在導電體附近設置將氣體吹入導電體(1)的前端與塑膠薄膜(2)之間的噴嘴(4)。可高效率地調整導電體與塑膠薄膜之間的壓力。再者，較佳為以壁(5)包圍導電體(1)與噴嘴(4)。在能更高效率地調整壓力之方面，可減低其他部分之壓力上升。壁(5)較佳為金屬等之具有導電性且被接地者。
對於導電體(1)之設置面側，在塑膠薄膜之相反面側所設置的金屬輥(3)亦同樣地接地，較佳為通過真空槽(6)或真空槽內的金屬結構物與處於接地電位者接線而進行接地。
藉由本發明之除電方法，可將在塑膠薄膜(2)所帶電的電荷予以高效率地除電。可防因經帶電的電荷之放電所造成的障礙、對輥之捲附等。然而，由於是利用導電體與接地電位之電位差進行除電，故無法將塑膠薄膜之電荷除電到接地電位為止。因此，如圖10所示，較佳為在接地導電體的除電之後，具有：將負電位或高頻率的交流電位連接至板狀電極(7)，在板狀電極(7)下流動氣體而產生電漿，設置藉由所產生的電漿進行除電之裝置，進行除電之步驟(步驟2)。
板狀電極(7)較佳為金屬，尤其鈦或不銹鋼等不易被電漿中的離子所濺鍍之材料。又，亦較佳為具有導電性的碳。有助於除電的電漿係藉由將板狀電極(7)實質地維持於負電位而產生。作為經常使用的良好方法，有藉由直流電源降低電位之方法，或藉由對被稱為RF的高頻交流施加電位而實質上作成為負電位之方法。電位的基準係以接地作為基準。
為了使電漿穩定地產生，較佳為使用藉由磁場將電子侷限在電極的附近之磁控管方式。磁場係可藉由在板狀電極之產生電漿的相反面設置磁鐵等而形成。為了有效包圍而形成磁場，板狀電極(7)較佳為非磁性的材料。由此條件來看，板狀電極(7)亦較佳為鈦或不銹鋼等非磁性金屬、碳。
又，板狀電極(7)由於被電漿所加熱，較佳為進行冷卻。
作為產生電漿用的氣體，較佳為氬氣。又，為了穩定壓力，較佳為以壁(8)包圍。壓力較佳為0.1Pa至10Pa之範圍。
板狀電極(7)之形狀為板狀，但設置於輥(5)上時，為了使與輥(5)的距離成為一定，亦可彎曲。
作為利用該除電方法的製造方法之例，有藉由電子束加熱方式的蒸鍍法來製造氧化鋁透明阻隔薄膜者。氧化鋁透明阻隔薄膜為在聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或聚醯胺樹脂、一般被稱為尼龍(Ny)的塑膠薄膜(2)上積層氧化鋁層而賦予阻隔性之塑膠薄膜。
使用圖9所示的製造裝置之概略圖進行說明。將成為基材的塑膠薄膜(2)之捲筒薄膜設置在捲出輥(9)。塑膠薄膜(2)係沿著導輥(10)行進，在塗覆輥(11)上行進。
以從電子槍(19)所照射的電子束加熱在坩堝(12)內的鋁而使其蒸發。鋁係變成氣體而在上方飛翔。於途中從噴嘴(13)吹入氧氣而其使反應，在塗覆輥(11)上行進的塑膠薄膜(2)上，形成氧化鋁層。
從坩堝(12)放出鋁蒸氣，同時放出大量的反射電子、二次電子。所放出的電子之一部分係帶電於塗覆輥(11)上的塑膠薄膜(2)上。於此狀態下，若從塗覆輥(11)剝離塑膠薄膜，則帶電的電子係放電，造成氧化鋁層、塑膠薄膜損傷。
將使用本發明導電體的除電器(14)及使用板狀電極的除電器(15)設置於塗覆輥(11)上，將帶電的電子進行除電。又，於塑膠薄膜(2)從塗覆輥(11)剝離時，為了減輕剝離帶電，在剝離地點之附近設置負電極(16)而使電漿產生。
脫離塗覆輥(11)的塑膠薄膜(2)係通過光學性膜厚計(17)，捲取在捲取輥(18)上。以光學性膜厚計(17)測定通過的塑膠薄膜(2)之光線透過率，測定經積層的氧化鋁層之膜厚。為了控制目標膜厚，而控制電子槍(13)的輸出之電子束，控制來自坩堝的鋁蒸發量。
本說明中設置的塗覆輥(11)係對於導電體之設置面側，相當於在塑膠薄膜之相反面側所設置的金屬輥(3)。
[實施例]
以下顯示實施例來具體地說明本發明，惟本發明不受實施例所限定。
實施例1
使用圖9記載的製造裝置之概略圖所示的捲對捲電子束加熱之反應性蒸鍍裝置，作成透明阻隔薄膜。
作為塑膠薄膜(2)，使用東洋紡(股)製 東洋紡酯®；薄膜 E5100 12μm厚度。
於氧化鋁製的坩堝(12)中置入鋁(純度3N)，藉由電子束進行加熱而使其蒸發。
從噴嘴(13)導入16800sccm的氧氣，使其與鋁蒸氣反應，在經設定於-20℃的塗覆輥(11)上行進的塑膠薄膜(2)上，積層氧化鋁層。
塑膠薄膜係以8m/sec行進。
於積層氧化鋁層後，塑膠薄膜(2)係以使用導電體(1)的除電器(14)進行除電，以使用板狀電極(7)的除電器(15)進一步進行除電，由塗覆輥(11)離開。在塑膠薄膜(2)離開塗覆輥(11)的位置，設置負電極(16)而防止剝離帶電。除電之條件係顯示於表1中。
導電體(1)係以紡出經金屬積層的數十μm短纖維之纖維與化學纖維編織成的織物，在塑膠薄膜側簾狀地伸出約5mm纖維者。塑膠薄膜與簾的纖維前端之距離係保持在3mm。
曲率半徑由於使用紡出數十μm的短纖維之纖維，故成為100μm以下。
板狀電極(7)為不銹鋼製，在背面設置磁鐵而包圍電漿。又，在背面流動水而進行冷卻。電源以直流電源接地正(plus)側，連接負側與板狀電極。
負電極(16)為不銹鋼製的圓柱，在內部流動水而進行冷卻。電源為直流電源，接地正側，連接負側與圓柱狀的電極。
積層有氧化鋁層的塑膠薄膜(2)係藉由光學膜厚計(17)，測定365nm附近的光線透過率，以目標光線透過率成為83%之方式控制。
所積層的塑膠薄膜(2)係以捲取輥(18)進行捲取。從捲取輥採取樣品，以微分干涉顯微鏡從氧化鋁層側來觀察，確認有無放電痕跡。表1中顯示結果。
實施例2
將實施例1中導電體的織物之簾的纖維前端與塑膠薄膜之距離變更為5mm。又，導電體與塑膠薄膜之間的壓力亦如表1所示地變更。確認經蒸鍍的氧化鋁透明阻隔薄膜有無放電痕跡。
比較例1
除了於使用導電體的除電器不導入Ar氣體以外，於與實施例1相同之條件下實施蒸鍍。確認經蒸鍍的氧化鋁透明阻隔薄膜有無放電痕跡。
比較例2
如表1所示地變更實施例1中導電體與塑膠薄膜之間的壓力。確認經蒸鍍的氧化鋁透明阻隔薄膜有無放電痕跡。
比較例3
不設置使用導電體的除電器，實施蒸鍍。為了使塑膠薄膜從塗覆輥良好地剝離，將使用負電極的除電器之放電電流設為0.65A。確認經蒸鍍的氧化鋁透明阻隔薄膜有無放電痕跡。
[表1]
[產業上利用之可能性]
| 使用導電體的除電器 | 使用板狀電極的除電器 | 使用負電極的除電器 | 放電痕跡 | |||||||
| 設置距離 (mm) | Ar氣體量 (sccm) | 壓力 (Pa) | Ar氣體量 (sccm) | 放電電流 (A) | 放電電壓 (V) | Ar氣體量 (sccm) | 放電電流 (A) | 放電電壓 (V) | ||
| 實施例1 | 3 | 3000 | 9.1 | 2000 | 26 | 553 | 3000 | 0.40 | 441 | 無 |
| 實施例2 | 5 | 6000 | 11.2 | 2000 | 26 | 528 | 2510 | 0.40 | 455 | 無 |
| 比較例1 | 3 | 0 | 6.3 | 2000 | 26 | 583 | 3000 | 0.40 | 442 | 有 |
| 比較例2 | 3 | 1500 | 7.5 | 2000 | 26 | 563 | 3000 | 0.40 | 463 | 有 |
| 比較例3 | - | - | - | 2000 | 26 | 580 | 3000 | 0.65 | 518 | 有 |
依據本發明，可提供一種加工塑膠薄膜之製造方法，其係於真空中使塑膠薄膜行進而進行加工時，可簡便地除電，具有包含能防止因放電所造成的塑膠薄膜損傷之除電方法的步驟。
1:導電體
2:塑膠薄膜
3:輥
4:噴嘴
5:壁
6:真空槽
7:板狀電極
8:壁
9:捲出輥
10:導輥
11:塗覆輥
12:坩堝
13:噴嘴
14:使用導電體的除電器
15:使用板狀電極的除電器
16:負電極
17:光學性膜厚計
18:捲取輥
19:電子槍
圖1為除電裝置的一例之模型圖。
圖2為導電體的前端部位之一例。
圖3為導電體的前端部位之一例 方型。
圖4為導電體之一例 梳狀。
圖5為梳狀導電體的前端部位之一例。
圖6為梳狀導電體的前端部位之一例。
圖7為梳狀導電體的前端部位之一例。
圖8為在輥上設置有導電體之一例。
圖9為使用除電方法的製造方法之一例(藉由捲對捲的電子束蒸鍍)。
圖10為藉由導電體的除電方法之後，接著藉由板狀電極的利用電漿之除電方法的組合之一例。
2:塑膠薄膜
6:真空槽
9:捲出輥
10:導輥
11:塗覆輥
12:坩堝
13:噴嘴
14:使用導電體的除電器
15:使用板狀電極的除電器
16:負電極
17:光學性膜厚計
18:捲取輥
19:電子槍
Claims (4)
- 一種加工塑膠薄膜之製造方法，其特徵在於作為減輕真空中行進的塑膠薄膜之帶電量的方法，包含：在塑膠薄膜附近將具有1mm以下的曲率半徑之導電體設置於塑膠薄膜的寬度方向中，將塑膠薄膜表面與導電體之最近距離設為2mm以上10mm以下，將其間的壓力保持在8Pa以上800Pa以下，藉由使用經接地的導電體之除電方法進行除電之步驟(步驟1)。
- 如請求項1之加工塑膠薄膜之製造方法，其中於該步驟1之後，包含將負電位或高頻率的交流電位連接至板狀電極，於板狀電極與塑膠薄膜間流動氣體而產生電漿，設置藉由所產生的電漿進行除電之裝置，將塑膠薄膜除電之步驟(步驟2)。
- 如請求項1或2之加工塑膠薄膜之製造方法，其中包含對於該導電體之設置面側，在塑膠薄膜之相反面側設置金屬輥，使該金屬輥接地，塑膠薄膜在該金屬輥上邊行進邊除電之步驟。
- 一種加工塑膠薄膜之製造方法，其係在塑膠薄膜上設置蒸鍍層之製造方法，包含如該請求項1、2或3之步驟。
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