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JP7840182B2 - フィルムの製造方法 - Google Patents
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JP7840182B2 - フィルムの製造方法 - Google Patents

フィルムの製造方法

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Description

本開示はフィルムの製造方法、および製造装置に関する。
特許文献1~5は、原反を延伸する工程を含むフィルムの製造方法を開示している。
特開2002-361733号公報 特開2008-188792号公報 特開2009-132123号公報 特開2013-001072号公報 特開2013-203055号公報
原反を搬送方向に延伸すると、原反が幅方向に収縮しようとする。この収縮によって、フィルムにシワが発生する問題がある。
上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係るフィルムの製造方法は、(1)搬送される原反をヒータからの輻射により加熱し、搬送方向に延伸する工程を含み、前記工程(1)において、前記原反の両端部の各々を、前記ヒータからの輻射を遮蔽する遮蔽物で覆う方法である。
本開示の一態様に係るフィルムの製造方法は、前記ヒータは、遠赤外線ヒータである方法であってよい。
本開示の一態様に係るフィルムの製造方法は、前記工程(1)において、前記ヒータと前記原反の両端部の各々との間に前記遮蔽物を挿入する方法であってよい。
本開示の一態様に係るフィルムの製造方法は、前記工程(1)において、前記原反に対して前記ヒータと反対側に設けられた反射板を用いる方法であってよい。
本開示の一態様に係るフィルムの製造方法は、前記工程(1)において、前記反射板と前記原反の両端部の各々との間に前記遮蔽物を挿入する方法であってよい。
本開示の一態様に係るフィルムの製造方法は、前記遮蔽物は、ステンレスおよび鋼材を含む群から選択された少なくとも1つを含む方法であってよい。
本開示の一態様に係るフィルムの製造方法は、前記遮蔽物が前記両端部の各々を覆う幅は、3mmm以上30mm未満である方法であってよい。
本開示の一態様に係るフィルムの製造方法は、前記遮蔽物は、前記原反と平面視で重畳しない部分を有する方法であってよい。
本開示の一態様に係るフィルムの製造方法は、前記原反は、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、およびポリエステルを含む群から選択された少なくとも1つを含む方法であってよい。
本開示の一態様に係るフィルムの製造方法は、前記工程(1)における延伸方式は、駆動ロールによる1軸延伸である方法であってよい。
本開示の一態様に係るフィルムの製造方法は、前記工程(1)において、前記原反の両端部の間の中央部を前記遮蔽物で覆わない方法であってよい。
本開示の一態様に係るフィルムの製造方法は、前記工程(1)を連続的に行い、長尺のフィルムを製造する方法であってよい。
本開示の一態様に係るフィルムの製造方法は、(2)前記原反の両端部を除去する工程を、前記工程(1)より後に前記原反に施す方法であってよい。
本開示の一態様に係るフィルムの製造方法は、前記工程(2)において、刃を用いて前記原反から前記両端部を切り離す方法であってよい。
本開示の一態様に係るフィルムの製造方法は、前記フィルムは、50μm厚さあたりの全光線透過率が80%以上である透明ポリイミドフィルムである方法であってよい。
本開示の一態様に係るフィルムの製造方法は、前記フィルムは、熱可塑性フィルムである方法であってよい。
本開示の一態様に係るフィルムの製造装置は、搬送される原反を輻射により加熱するヒータと、前記原反の両端部の各々を覆い、前記ヒータからの輻射を遮蔽する遮蔽物と、前記原反を搬送方向に延伸する延伸部と、を備える構成である。
本開示の一態様によれば、シワの発生を低減しながら原反を延伸したフィルムの製造方法および製造装置を実現できる。
本開示の一実施形態に係るフィルム製造装置の概略構成の一例を示す模式図である。 図1に示した概略構成のうち、原反を加熱して延伸する部分を示す断面図である。 図1に示した概略構成のうち、原反から両端部を切除する部分を示す斜視図である。 比較例における延伸前の原反Sを示す平面図である。 比較例における延伸後の原反Sを示す平面図である。 本開示の一実施例における延伸後の原反を示す平面図である。 本開示の別の一実施形態に係るフィルム製造装置の概略構成の一例を示す模式図である。 図7に示した概略構成のうち、原反を加熱して延伸する部分を示す断面図である。
〔実施形態1〕
(製造方法)
以下、本開示の一実施形態に係る熱可塑性フィルムFの製造方法について、図1~図3を参照して、説明する。
図1は、本実施形態に係るフィルム製造装置2の概略構成の一例を示す模式図である。図1は、原反Sの長さ方向に平行かつ、原反Sの幅方向に直交する面に直交する方向から見た図であり、原反Sの搬送の上流側を左側に、下流側を右側に示す。図1において、搬送方向は原反Sの長さ方向である。
図2は、図1に示した概略構成のうち、原反Sを加熱して延伸する部分を示すAB矢視断面図である。図3は、図1に示した概略構成のうち、原反Sから両端部14,16を切除する部分を示す斜視図である。図3は、原反Sの搬送の上流側を奥側に、下流側を手前側に示す。
まず、原反Sが、搬送ロールR1を通って、駆動ロールR2まで搬送される。そして、駆動ロールR2が、原反SをニップロールN1との間に把持しながら回転して、原反Sの搬送を駆動する。続いて、原反Sは、別の駆動ロールR3まで搬送される。そして、駆動ロールR3が、原反SをニップロールN2との間に把持しながら回転して、原反Sの搬送を駆動する。上流側の駆動ロールR2による搬送速度よりも、下流側の駆動ロールR3による搬送速度が大きい。この速度差によって、駆動ロールR2,R3の間において原反Sに搬送方向の張力が印加される。同時に、駆動ロールR2,R3の間において、ヒータ4が原反Sを輻射により加熱する。この結果、駆動ロールR2,R3によって、原反Sが1軸延伸され、その延伸方向は搬送方向である。
さらに、原反Sを加熱して延伸している間、遮蔽物S1,S2が、原反Sの中央部18を覆わないように、原反Sの両端部14,16の各々の片面を覆う。具体的には、ヒータ4と原反Sの第1の端部14との間に第1の遮蔽物S1を挿入し、ヒータ4と原反Sの第2の端部16との間に第2の遮蔽物S2を挿入する。これによって、ヒータ4による原反Sの両端部14,16の加熱が低減する。第1の端部14は原反Sの幅方向の一方側の端部であり、第2の端部16は第1の端部14は原反Sの幅方向の他方側の端部である。原反Sの幅方向は、搬送方向と交差または略直交する。
ヒータ4は、遠赤外線ヒータであってよい。ヒータ4は、原反Sの中央部18の表面温度が原反Sのガラス転移温度付近から原反Sの軟化温度付近までの範囲にあるように、原反Sを加熱する。原反Sの中央部18は、原反Sの両端部14,16の間に位置する。加熱下で原反Sの中央部18の表面温度は、原反Sのガラス転移温度よりも摂氏30度低い温度から原反Sの軟化温度よりも摂氏20度高い温度までの範囲にあってよい。加熱下での当該表面温度は、原反Sのガラス転移温度よりも摂氏20度低い温度から原反Sの軟化温度までの範囲にあることが好ましい。さらに、反射板6が原反Sに対してヒータ4の反対側に設けられてよい。反射板6は、ヒータ4から放射された熱または熱線を原反Sに向かって反射する。
ここで、ガラス転移温度(Tg)とは、原反Sの動的粘弾性を測定し、原反Sの貯蔵弾性率と測定温度との相関関係をプロットし、その変曲点の温度を意味する。原反Sの動的粘弾性測定は、セイコー電子工業(株)製DMS-200を用い、測定治具間隔20mm、周波数5Hzで、測定する。また、当該変曲点における貯蔵弾性率の1/1000の貯蔵弾性率を有する温度を、軟化温度(Tm)とする。
次いで、原反Sは放熱しながら、搬送ロールR4まで搬送される。そして、搬送ロールR4上で、または搬送ロールR4と次の搬送ロールR5との間で、原反Sから両端部14,16を除去して、熱可塑性フィルムFを得る。例えば、搬送ロールR4上、または搬送ロールR4と次の搬送ロールR5との間に刃8を設け、刃8を用いて原反Sから両端部14,16を切り離す。
次いで、熱可塑性フィルムFが搬送ロールR5を経てさらに搬送される。一方、除去された両端部14,16は回収部12に回収される。例えば回収部12は、第1の端部14を巻き取る巻取り装置と、第2の端部16を巻き取る巻取り装置とを含んでよい。
上述のプロセスを連続的に行うことによって、長尺の熱可塑性フィルムFを製造できる。
(製造装置)
図1~図3に示すように、本実施形態に係るフィルム製造装置2は、熱可塑性フィルムFの製造装置であって、搬送される原反Sを加熱するヒータ4と、原反Sの両端部14,16の各々のヒータ4側の面を覆い、ヒータ4からの輻射を遮蔽する遮蔽物S1,S2と、原反Sを搬送方向に延伸する駆動ロールR2,R3およびニップロールN1,N2(延伸部)と、を備える。フィルム製造装置2はさらに、両端部14,16を除去する刃8(除去部)、搬送ロールR1,R4,R5、および回収部12を備えて良い。
(遮蔽物および原反)
以下、遮蔽物S1,S2および原反Sについて、図2を再度参照して、説明する。
遮蔽物S1,S2は、ヒータ4からの輻射を遮蔽する。遮蔽物S1,S2は、輻射された電磁波を反射しても吸収してもよい。吸収する場合、遮蔽物S1,S2は放熱部に接続されているか、放熱部を有することが好ましい。遮蔽物S1,S2は例えば、ステンレス(SUS)および鋼材を含む群から選択された少なくとも1つを含んで良い。鋼材は例えば、構造用圧延鋼材(SS)を用いることができる。遮蔽物S1,S2は、互いに同じであることが好ましいが、互いと異なってもよい。
遮蔽物S1,S2が原反Sの両端部14,16の各々を覆う幅W3は、原反Sの両端部14,16が加熱によって軟化されていない状態で、原反Sの中央部18と共に両端部14,16が延伸できるように選択される。この覆う幅W3は、遮蔽物S1,S2の各々のうち原反Sと平面視で重畳する部分22の幅である。このため、覆う幅W3は、原反Sの幅W2が300mmであり、かつ、遮蔽物S1,S2から原反Sまでの距離D1が5mmであるときに、3mm以上30mm未満が好ましい。すなわち、原反Sの幅W2に対する覆う幅W3の割合(W3/W2)が、1%以上10%以下が好ましい。遮蔽物S1から原反Sまでの距離D1は、遮蔽物S1,S2の各々の原反S側の表面から、原反Sの対応する遮蔽物S1,S2側の表面までの距離である。第1の遮蔽物S1が第1の端部14を覆う幅W1と第2の遮蔽物S2が第2の端部16を覆う幅W1とは、互いに同じであることが好ましいが、互いと異なってもよい。また、第1の遮蔽物S1からの原反Sまでの距離D1と、第2の遮蔽物S2から原反Sまでの距離D1とは、互いに同じであることが好ましいが、互いと異なってもよい。
また、遮蔽物S1,S2の各々は、原反Sと平面視で重畳しない部分24を有してよい。この重畳しない部分24は、幅方向において、原反Sから外側に突出している。この重畳しない部分24は、放熱部として機能し得る。第1の遮蔽物S1の重畳しない部分24の幅W4と、第2の遮蔽物S2の重畳しない部分24の幅W4とは、互いに同じであることが好ましいが、互いと異なってもよい。
原反Sのガラス転移温度は例えば、摂氏60度以上370度以下であってよい。原反Sは例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、およびポリエステルを含む群から選択された少なくとも1つを含んで良い。熱可塑性フィルムFが50μm厚さあたりの全光線透過率が80%以上である透明ポリイミドフィルムであるように、原反Sはポリイミドを含むことが好ましい。ここで、全光線透過率は、JIS規格のK7361-1:1997に準拠して測定されたい。
原反Sの両端部14,16の片面を遮蔽物S1,S2で覆うことによって、両端部14,16が加熱されず軟化しない。すなわち、原反Sを加熱および延伸する間も、原反Sの両端部14,16の剛性が維持される。このため、大きな張力を原反Sに印加して、原反Sを延伸することで、延伸に起因する原反Sの幅方向の収縮を低減できる。加えて、原反Sの搬送方向の破断が防止される。引張強度は、破断限界まで引っ張った際の印加張力であり、JIS規格のK7127:1999に準拠して測定されたい。
以下、本開示の比較例および実施例について、図4~図6を参照して、説明する。
〔比較例1〕
図4は、比較例1における延伸前の原反Sを示す平面図である。図5は、比較例1における延伸後の原反Sを示す平面図である。
比較例1において、遮蔽物S1,S2として、ステンレス板を用いた。遮蔽物S1,S2の幅W1が50mmであり、厚さが5mmであり、長さが300mmであった。遮蔽物S1,S2を、駆動ロールR2,R3に亘って、遮蔽物S1,S2が原反Sを全く覆わないように設置した。すなわち、覆う幅W3が0mmであった。また、原反Sは、無色透明のポリイミドフィルムであり、幅W2が300mmであり、厚さが50μmあり、長さ方向の幅あたりの引張り強度が17000N/mであり、ガラス転移温度が摂氏300度であった。このときの原反Sの幅W2を「延伸前の幅W2b」とした。
図4に示すように、原反Sの中央部18に印M1,M2を原反Sの長さ方向に離して付けた。そして、印M1,M2の間の距離D2を測定した。このときに測定した距離D2を「延伸前の長さD2b」とした。
次に、原反Sを、駆動ロールR2およびニップロールN1の間と、駆動ロールR3およびニップロールN2の間とに挟んだ。このとき、原反Sからヒータ4までの距離は40mmであり、原反Sから反射板6までの距離は20mmであった。そして、ヒータ4および反射板6によって原反Sを加熱すると共に、駆動ロールR2,R3およびニップロールN1,N2によって原反Sを1軸延伸した。このとき、原反Sの搬送速度は0.4m/分であり、原反Sに印加される搬送方向の張力は188N/mであった。ヒータ4は遠赤外線ヒータであり、原反Sの中央部18の表面温度が摂氏300度以上摂氏350以下の温度範囲に到達した。
原反Sが破断することなく、原反Sの延伸を完了した。延伸終了後、原反Sを、駆動ロールR2およびニップロールN1の間と、駆動ロールR3およびニップロールN2の間とから外した。
図5に示すように次に、原反Sの幅W2が最も小さくなっている位置で原反Sの幅W2を測定し、このときに測定した幅W2を「延伸後の幅W2a」とした。また、印M1,M2の間の距離D2を測定し、このときに測定した距離D2を「延伸後の長さD2a」とした。そして、原反Sの搬送方向の延伸率(%)および原反Sの幅方向の収縮率(%)を以下のように算出した。
搬送方向の延伸率=(D2a-D2b)/D2b*100%
幅方向の収縮率=(W2b-W2a)/W2b*100%
「*」は乗算を示す演算記号である。
原反Sの延伸された部位は、両端部14,16および中央部18にシワC1があった。シワC1は概ね、延伸方向および幅方向に対して斜めに延びていた。
〔比較例2〕
比較例2を、駆動ロールR2,R3に亘って、遮蔽物S1,S2が原反Sの両端部14,16を一定の幅W3で覆い、その覆う幅W3が30mmであるように遮蔽物S1,S2を設置した点を除いて、比較例1と同様に行った。その結果、原反Sが延伸しなかった。
〔実施例1〕
実施例1を、遮蔽物S1,S2が両端部14,16を覆う幅W3が5mmである点を除いて、比較例2と同様に行った。
図6は、実施例1における延伸後の原反Sを示す平面図である。図6に示すように、原反Sの延伸された部位は、両端部14,16にのみシワC2があり、一方、中央部18にシワが無かった。シワC2は概ね、延伸方向に平行に延びていた。
〔実施例2〕
実施例2を、遮蔽物S1,S2が両端部14,16を覆う幅W3が20mmである点を除いて、比較例2と同様に行った。その結果、実施例1と同様に、両端部14,16にのみシワC2があった。
上述の比較例1,2および実施例1,2で算出した原反Sの搬送方向の延伸率および原反Sの幅方向の収縮率を下記の表1に示す。
表1に示すように、遮蔽物S1,S2が両端部14,16を覆う幅W3が0mm超30mm未満の範囲において、原反Sの搬送方向の延伸率が0%超であり、かつ、原反Sの幅方向の収縮率が5%以下であった。また、当該範囲において、原反Sの延伸された部位の中央部18にシワが無かった。
〔実施形態2〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
図7は、本実施形態に係るフィルム製造装置2の概略構成の一例を示す模式図である。図7は、原反Sの長さ方向に平行かつ、原反Sの幅方向に直交する面に直交する方向から見た図であり、原反Sの搬送の上流側を左側に、下流側を右側に示す。図8において、搬送方向は原反Sの長さ方向である。図8は、図7に示した概略構成のうち、原反Sを加熱して延伸する部分を示すAB矢視断面図である。
図7および図8に示すように、本実施形態に係る熱可塑性フィルムFの製造方法は、原反Sの両端部14,16の各々の両面を遮蔽物S1~S4が覆う点を除いて、前述の実施形態1に係る熱可塑性フィルムFの製造方法と同等である。本実施形態に係る製造方法では具体的には、ヒータ4と原反Sの第1の端部14との間に第1の遮蔽物S1を挿入し、ヒータ4と原反Sの第2の端部16との間に第2の遮蔽物S2を挿入し、さらに、反射板6と原反Sの第1の端部14との間に第3の遮蔽物S3を挿入し、反射板6と原反Sの第2の端部16との間に第4の遮蔽物S4を挿入する。
両端部14,16の両面を遮蔽物S1~S4が覆うことによって、両端部14,16への加熱がより低減するため、延伸に起因する原反Sの幅方向の収縮をより低減できる。
本実施形態に係るフィルム製造装置2は、前述の実施形態1に係るフィルム製造装置2が備える構成に加えて、原反Sの両端部14,16の各々の反射板6側の面を覆う遮蔽物S1,S2をさらに備える。
本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。
2 製造装置
4 ヒータ
6 反射板
8 刃
14,16 端部
F 熱可塑性フィルム(フィルム)
N1,N2 ニップロール
R1,R4,R5,R6,R7 搬送ロール
R2,R3 駆動ロール
S 原反
S1,S2,S3,S4 遮蔽物
W1,W2,W3,W4 幅

Claims (14)

  1. フィルムの製造方法であって、
    (1)搬送される原反をヒータからの輻射により加熱し、搬送方向に延伸する工程を含み、
    前記工程(1)において、前記原反の両端部の各々を、前記ヒータからの輻射を遮蔽する遮蔽物で覆うとともに、前記原反の前記両端部の間の中央部は前記遮蔽物で覆わず、前記原反の前記中央部の表面温度が、前記原反のガラス転移温度より摂氏30度低い温度から前記原反の軟化温度よりも摂氏20度高い温度までの範囲となるように加熱し、
    前記原反の幅をW2とし、前記工程(1)において前記遮蔽物が前記原反の前記両端部の各々を覆う幅をW3として、W3/W2が1%以上10%以下であり、
    前記原反は、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、およびポリエステルを含む群から選択された少なくとも1つを含む、ことを特徴とするフィルムの製造方法。
  2. 前記ヒータは、遠赤外線ヒータであることを特徴とする請求項1に記載のフィルムの製造方法。
  3. 前記工程(1)において、前記ヒータと前記原反の両端部の各々との間に前記遮蔽物を挿入することを特徴とする請求項2に記載のフィルムの製造方法。
  4. 前記工程(1)において、前記原反に対して前記ヒータと反対側に設けられた反射板を用いることを特徴とする請求項2または3に記載のフィルムの製造方法。
  5. 前記工程(1)において、前記反射板と前記原反の両端部の各々との間に前記遮蔽物を挿入することを特徴とする請求項4に記載のフィルムの製造方法。
  6. 前記遮蔽物は、ステンレスおよび鋼材を含む群から選択された少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載のフィルムの製造方法。
  7. 前記遮蔽物が前記両端部の各々を覆う幅は、3mm以上30mm未満であることを特徴とする請求項1~6の何れか1項に記載のフィルムの製造方法。
  8. 前記遮蔽物は、前記原反と平面視で重畳しない部分を有することを特徴とする請求項1~7の何れか1項に記載のフィルムの製造方法。
  9. 前記工程(1)における延伸方式は、駆動ロールによる1軸延伸であることを特徴とする請求項1~の何れか1項に記載のフィルムの製造方法。
  10. 前記工程(1)を連続的に行い、長尺のフィルムを製造することを特徴とする請求項1~の何れか1項に記載のフィルムの製造方法。
  11. (2)前記原反の両端部を除去する工程を、前記工程(1)より後に前記原反に施すことを特徴とする請求項1~10の何れか1項に記載のフィルムの製造方法。
  12. 前記工程(2)において、刃を用いて前記原反から前記両端部を切り離すことを特徴とする請求項11に記載のフィルムの製造方法。
  13. 前記フィルムは、50μm厚さあたりの全光線透過率が80%以上である透明ポリイミドフィルムであることを特徴とする請求項1~12の何れか1項に記載のフィルムの製造方法。
  14. 前記フィルムは、熱可塑性フィルムであることを特徴とする請求項1~13の何れか1項に記載のフィルムの製造方法。
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