(57)【要約】【課題】帯状のブレード電極固有の放電障害を解消し、低電圧で安定したピニング放電を維持することで、キャスティングロールを高速化しても均一な結晶化を有するキャストシートを安定して製膜することが可能となり、厚み均一性に優れたプラスチックフィルムを工業的に高速度に生産する方法を提供する。【解決手段】ダイ１よりシート状に溶融押出成形された樹脂２を回転冷却ロール３表面に押出し、ブレード状の放電電極４に高電圧を印加して、回転冷却ロール３表面に密着させるシート冷却成形方法において、放電電極４の冷却ロール３から遠い側の上向端エッジ４−２から放電させない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイよりシート状に溶融押出成形された樹脂を回転冷却ロール表面に押出し、ブレード状の放電電極に高電圧を印加して、回転冷却ロール表面に密着させるシートの冷却成形方法において、放電電極の冷却ロールから遠い側の上向端エッジから放電させないことを特徴とするプラスチックフィルムの製造方法。
【請求項２】
放電電極の断面における巾方向に沿った中心線の傾き角が、シート状溶融体が冷却ロールと接する接点を通る冷却ロールの法線に対して０〜±２０°の範囲であることを特徴とする請求項１記載のプラスチックフィルムの製造方法。
【請求項３】
放電電極の温度が３５０〜４００℃の範囲であることを特徴とする請求項１または２記載のプラスチックフィルムの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法で冷却成形されたキャストシートを更に延伸することを特徴とするプラスチックフィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックフィルムの製造方法に関するものである。更に詳しくは、熱可塑性樹脂をダイからシート状に押し出した後の冷却固化工程に特徴を有するプラスチックフィルムの製造方法に関するものであり、特に、静電密着法においてシートの品質を損なうことなくプラスチックフィルムの生産性を飛躍的に向上させることが可能なプラスチックフィルムの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常Ｔダイ法によるキャストシートの製膜工程では、押出機から溶融樹脂をＴ型ダイで押し出し、押し出されたシート状溶融体をキャスティングロールと称される駆動回転している冷却ロール（以下、「ＣＲ」という）の表面に押し付けることによって冷却固化する方法でキャストシートが成形される。次いで冷却成形されたキャストシートを延伸工程で縦または横の一軸、或いは縦と横の二軸に延伸し、熱処理して最終的に延伸プラスチックフィルムが得られる。
【０００３】
このＣＲ表面にシート状溶融体を押し付ける方法として、シートの巾方向に高電圧印加電極を設け、シート状溶融体に静電荷を析出させ静電気的にＣＲに密着させる方法（以下、「静電密着法」という）が一般的に採用されている。
【０００４】
上記静電密着法は、ＣＲ回転速度が比較的遅い場合には、所望の品質を保有したキャストシートが得られるが、生産効率アップを目的にＣＲ回転速度を高めてシートの製膜速度の高速化を図ろうとすると、ＣＲ回転速度の増速に伴いシート状溶融体の密着力低下及び密着斑に起因する問題が起きる。
【０００５】
通常、シート状溶融体がＣＲ表面に接触する接点においては、ＣＲ回転に伴って随伴空気流圧とメルトテンションの分力がシート状溶融体に浮上力として働き、シート状溶融体とＣＲ表面の間に僅かに随伴空気が巻き込まれ、微小な気泡状或いはトンネル状のエアーカミが生じる。このエアーカミの部分は他のＣＲ密着成形部分と熱伝導つまり冷却速度が遅くなるために、その樹脂の結晶化度が高くなってしまう。このシートの製膜工程での局部的結晶化の斑は、キャストシートの表面欠点として表れると共に、次延伸工程で均一延伸性を損なって、延伸斑が拡大することになり、プラスチックフィルム製品の品質、特に厚み精度を悪化させてしまう重要なファクターである。
こういった理由から品質を損なわないシート製膜速度の上限が、生産効率アップのボトルネックとなっていた。
【０００６】
従来、静電密着法ではワイヤー電極が一般的であったが、高速化の改善手段として、例えば、特許文献１に記載されているような帯状のブレード電極を用いる方法が提案されている。
【０００７】
ところが、放電電極にブレード電極、つまり断面形状が薄い帯状のものを用いるために起きる固有の問題が存在する。
【０００８】
帯状のブレード電極は、ブレードの両端エッジの一方をＣＲ表面に向けてＣＲ表面に対して立てた状態で使用し、高電圧を印加すると、ＣＲに近い側の下向端エッジとＣＲ表面との間に強い電界が形成され、ピニング放電が起きる。
【０００９】
ところが、このブレード電極では、先端エッジの曲率半径Ｒは（例えば０．０２５ｍｍ）、ワイヤー電極の半径Ｒ（例えば０．７５ｍｍ）に比べると圧倒的に小さく、ブレード電極の方が低電圧易放電能力を有しているにも関わらず、高い印加電圧が必要であるという矛盾した事実がある。また更に、低電圧設定にしていても弱いスパーク放電が頻発するという厄介な問題がある。
【００１０】
これは、ＣＲに近い側の下向端エッジとＣＲ表面との間にピニング放電が生じると同時に、ＣＲから遠い側の上向端エッジからは気中放電が生じる。この大気中に放出された空間電荷がＣＲに近い側の下向端エッジのピニング放電を妨げているものと解釈している。ブレード電極からＣＲに向けて放電現象が生じると、放電に誘導された風速数十ｍの強いイオン風がＣＲに向けて吹くことになるので、このイオン風によってＣＲから遠い側の上向端エッジから大気中に放出された空間電荷はＣＲに近い側の下向端エッジ周りの電界域に風送されることになり、この同極性の空間電荷は電場を乱して放電能力の低下を招いていると考察している。
【００１１】
その結果、高い印加電圧が必要となり、スパーク放電トラブルが頻発し易く、且つ高速安定生産が達成できないという弊害があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特公昭６３−２０６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、帯状のブレード電極固有の放電障害を解消し、低電圧で安定したピニング放電を維持することで、ＣＲを高速化しても均一な結晶化を有するキャストシートを安定して製膜することが可能となり、厚み均一性に優れたプラスチックフィルムを工業的に高速度に生産する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者等はこのような課題を解決するために鋭意検討した結果、静電密着法におけるブレード電極固有の放電現象について究明し、ブレード電極のＣＲから遠い側の上向端エッジで起きている気中放電を阻止（または極力抑制）することで、ブレード電極本来の低電圧易放電能力を発揮させ、ＣＲの高速化に対応した密着力が確保できるという事実を見出し本発明に到達した。
【００１５】
すなわち、本発明の要旨は、ダイよりシート状に溶融押出成形された樹脂を回転冷却ロール表面に押出し、ブレード状の放電電極に高電圧を印加して、回転冷却ロール表面に密着させるシート冷却成形方法において、放電電極の冷却ロールから遠い側の上向端エッジから放電させないことにある。
【００１６】
本発明によれば、放電電極の断面における巾方向に沿った中心線の傾き角が、シート状溶融体が冷却ロールと接する接点を通る冷却ロールの法線に対して０〜±２０°の範囲であることが好ましい。
【００１７】
また本発明によれば、放電電極の温度が３５０〜４００℃の範囲であることが好ましい。
【００１８】
上記の方法で冷却成形されたキャストシートを延伸することでプラスチックフィルムを得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ブレード電極の上向端エッジからの気中放電を阻止することで、下向端エッジのピニング放電能力を大幅に改善することができ、ＣＲ高速化に対応した電荷析出が可能となる。
【００２０】
従って、シート状溶融体の均一な冷却成形を可能にし、均一な結晶化を有するキャストシートを高速に製膜することができる。結果として延伸プラスチックフィルムの高生産性と操業の安定性、更に高品質、特に厚み均一性、透明性、表面平滑度、収縮特性などの物性向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態のプラスチックフィルムの製造方法を示す側面図である。
【図２】本発明におけるブレード電極とブロック電極の配置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明のプラスチックフィルムの製造方法の実施の形態を示す側面図である。Ｔダイ１よりシート状溶融体２をＣＲ３の表面に押し出し、ＣＲ３と接する接点近くにシート状溶融体２の巾方向に配置した帯状の放電電極（ブレード電極）４に高電圧を印加し、それによってシート状溶融体２に静電荷を付与してＣＲ３表面に押し付け、冷却固化させる。帯状の放電電極４は、巾方向の一端に下向端エッジ４−１を有するとともに、その他端に上向端エッジ４−２を有する。
【００２４】
本発明では、放電電極４のＣＲ３に近い側の下向端エッジ４−１からのみ放電させ、ＣＲ３から遠い側の上向端エッジ４−２から放電させないことが最も重要である。本発明において、「放電させない」とは、まったく放電させないことと、本発明の目的を達成できる範囲内でのわずかな放電は許容することとの両者を含む概念である。
【００２５】
ＣＲ３から遠い側の上向端エッジ４−２から放電させない方策としては、図１に示すように、放電電極４の上向端エッジ４−２をブロック電極５で挟み、接触させて放電電極４と同じ電位にすることが挙げられる。これによって、上向端エッジ４−２からの放電を阻止できる。
【００２６】
本発明に用いられるブロック電極５としては、断面形状が円形、半円形、楕円形、長円形、流線形、丸コの字形、多角形などのものが挙げられるが、特に限定するものではない。ブロック電極５の表面には鋭利な角がないように角を丸めた形状を選択する必要がある。尚且つ、ブロック電極５の断面の曲率半径を放電電極４の両端エッジ４−１、４−２の曲率半径より大きくすることでより有効に放電を阻止できる。
【００２７】
ブロック電極５の曲率半径を余り大きく採るとブロック電極５の断面そのものが大きくなってしまうので、ブロック電極５からの放電は阻止できるが、電極５近傍の風の流れを妨げることになり、モノマーガスの滞留などを招くので好ましくない。理論的には曲率半径の２乗に反比例して放電能力は低下するので余り大きくする必要はない。ブロック電極５の曲率半径は、両端エッジ４−１、４−２の先端の曲率半径の１０倍以上、より好ましくは３０倍以上が好ましい。ブロック電極５は、このブロック電極５を固定・支持するエンジニアリング設計上適切な形・大きさを選択すればよい。
【００２８】
ブロック電極５に用いる金属材料としては、例えば、銅合金、ニッケル、鋼、ステンレス、タングステン、アモルファス合金などが挙げられるが、これらに限定するものではない。ただし、表面酸化で著しく導電性が低下する材料は好ましくない。
【００２９】
本発明に用いる放電電極４は、断面形状が薄肉広幅のブレード電極である。
【００３０】
放電電極４の厚みは、０．０２ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下が最適である。厚みが薄い方が易放電能力に優れているが、０．０２ｍｍ未満ではエッジが傷付き易く取扱が難しくなるので好ましくない。逆に厚みが０．２０ｍｍを超えると放電開始電圧が高く、放電電極４自身の放電能力が低いために、ＣＲ製膜速度の高速化が達成できない。
【００３１】
また放電電極４の巾は、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下が好ましい。巾が５ｍｍよりも狭いとブロック電極５が形成する電界の影響を受け低電圧域の放電が不安定となるため、好ましくない。逆に巾が２０ｍｍより広いと放電電極４に均等に張力を与え架設する装置が大掛かりとなり、好ましくない。
【００３２】
放電電極４は下向端４−１、上向端４−２の両端エッジは角のない丸く研磨されたものがよい。両端エッジの加工寸法精度に優れた圧延加工された極細平丸線を用いるとよい。帯状に裁断した状態のままでは角に返りやバリがあるので局部的に集中放電が発生して先端エッジの金属昇華やスパーク溶断が起きるので好ましくない。
【００３３】
図２は、放電電極４の上向端エッジ４−２をブロック電極５に差し込んだ構造のもの［図２（ａ）（ｃ）］と、上向端エッジ４−２の先端をブロック電極５に接触させた構造のもの［図２（ｂ）（ｃ）］とを示している。上向端エッジ４−２の先端をブロック電極５に接触させることでも充分気中放電を阻止できる。尚、ブロック電極５は大地アースからは絶縁し電気的に非接地状態である。
【００３４】
次に本発明では、放電電極４の断面における巾方向に沿った中心線６の傾き角θが、シート状溶融体２がＣＲ３と接する接点８を通るＣＲ３の法線７に対して０〜±２０°の範囲であることが好ましい。
【００３５】
ブレード電極である放電電極４とＣＲ３との間の放電特性は、放電電極４の断面の巾方向中心線６とＣＲ３の法線７とが成す傾き角θに依存する。
【００３６】
図２（ａ）（ｃ）に示すように放電電極４の上向端エッジ４−２をブロック電極５に差し込む構造のものは、ＣＲ３の法線７に対して対称な構造となり、傾き角θが０°の放電電極４をＣＲ３表面に対して垂直に立てた状態が最も低電圧で高放電電流となる最大放電能力を示し、傾き角θを±どちら側に傾けてもθと共に放電能力は低下減衰する特性がある。この傾き角θが０〜±２０°の範囲であれば、放電能力を９５％以上保持できるので実質的には問題にならないので許容できる。
【００３７】
他方、図２（ｂ）（ｄ）に示すように放電電極４の上向端エッジ４−２の先端をブロック電極５に接触させる構造のものは、図示のようにＣＲ３の法線７に対して非対称になるので、ＣＲ３に近い側の下向端エッジ４−１の先端を基点にＣＲ３の法線に対してやや傾けた位置に最大放電能力を示す角度がある。その最大放電能力が得られる傾き角θで使用することが最も望ましい。この傾き角θも０〜±２０°の範囲である。これは放電電極４の下向端エッジ４−１の先端で合流するイオン風の強度と向きが影響しているものと考えている。
【００３８】
本発明では、放電電極４は、３５０℃以上４００℃未満の温度に加熱するとよい。
【００３９】
モノマーやオリゴマーなどの低分子量物の電極凝縮をさせないためには少なくとも３５０℃以上に加熱することが好ましく、尚且つ低電圧易放電特性を得るには、更に高温域が好ましいが、４００℃以上になると電極４を構成する金属の酸化劣化が著しくなり、逆に電極４の寿命を短くしてしまうのでよくない。
【００４０】
放電電極４の加熱方法としては、例えば、熱体であるニクロム線とマグネシウム化合物などの充填材を特殊金属管などで覆ったシーズヒータを直接ガード電極として使用する方法や、またはシーズヒータをガード電極に仕込んで加熱するなどの方法がある。これによって、放電電極４を高温に維持することができる。
【００４１】
本発明では、冷却成形されたキャストシートを延伸・熱処理することで延伸プラスチックフィルムを得ることができる。
【００４２】
その延伸方法としては、縦または横一軸延伸、逐次二軸延伸、同時二軸延伸など挙げることができる。特に配向結晶化フィルムが得られる逐次二軸延伸、同時二軸延伸を適用することが好ましい。
【００４３】
本発明でいうプラスチックとは、静電密着法が適応できる樹脂であれば特に限定はしない。
【００４４】
例えば、ポリエチレンテレフタレートで代表されるポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド系樹脂などの単独重合体や、これらの混合物、共重合体などが挙げられる。
【００４５】
またこれらの樹脂には公知の添加剤、たとえば安定剤、酸化防止剤、充填剤、滑剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、着色剤などを含有させてもよい。
【００４６】
本発明の方法は、特に厚み精度、光学的歪みについての要求が厳しいポリエステル系二軸延伸フィルム用の未延伸シート成形に極めて有用である。
【実施例】
【００４７】
以下の実施例、比較例において用いた下記の特性値は、それぞれ次の方法により測定した。
【００４８】
（１）フィルム厚さ変動量
フィルムの巾方向をＴＤ方向、フィルムの流れ方向をＭＤ方向と称する。
【００４９】
走行フィルムについて、赤外線厚み計でＴＤ方向の厚みを巾２５ｍｍピッチに測定し、更にＭＤ方向に１００ｍピッチに４０回測定した。ＴＤ方向の各測定点におけるＭＤ方向４０点の最大偏差値をその点の厚さムラとした。
【００５０】
尚、赤外線厚み計には、ＮＤＣインフラレッドエンジニアリング社製（赤外線透過型センサＴＦＧ７１０）を使用した。
【００５１】
（２）偏光歪み検査装置によるエアーカミ欠点の評価
直交偏光板（偏光子／検光子）間にキャストシートを挿入し、検光子を回転させながら観察した。
下記の基準によって評価を行った。
○：エアーカミ欠点がまったく観察されず良好
△：エアーカミ欠点の観察限界
×：エアーカミ欠点が観察され不良
【００５２】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００５３】
実施例１
押出機に巾６００mmのＴダイを取付け、押出温度２８０℃で、平均粒径１．０μｍのシリカを０．１質量％含有するポリエチレンテレフタレート樹脂（相対粘度１．３８）をシート状に押し出し、表面温度２０℃に温調したＣＲ上に静電密着法で密着させて、巾５２０ｍｍ、厚さ１９５μｍの無配向キャストシートを冷却成形した。
【００５４】
このとき、シート状溶融体のＣＲ接点近くに、放電電極として厚み０．０５ｍｍ巾７ｍｍのステンレス製の平丸線を、シート状溶融体上部の巾方向に平行に架設した。このとき放電電極断面の中心線の傾き角θは０°にセットし、放電電極の下向端からＣＲ表面までの間隔は５ｍｍにした。ステンレス製φ５ｍｍのブロック電極のスリットに、放電電極の上向端を差込む状態で接触させた。更にブロック電極をヒータ加熱し、放電電極の温度を４００℃に制御した。
【００５５】
放電電極には直流高圧安定化電源を接続し、＋７ｋＶの直流電圧を印加し、ＣＲ表面速度は８０ｍ/ｍｉｎとした。このとき、シートとＣＲ表面との間にエアーカミが発生することなく、また火花放電も発生せずに安定した製膜が可能であった。
【００５６】
次いでこのキャストシートを縦及び横方向に延伸倍率各４倍に二軸延伸した後、２２０℃で熱固定し、厚み１２μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムとした。厚み及び光学的均一性に優れたフィルムが得られた。
【００５７】
このときのキャストシートのエアーカミ欠点観察結果とＭＤ厚さ変動量の測定結果を表１に示した。
【００５８】
比較例
ブロック電極を取り除いた以外は実施例１と同一条件で製膜した。エアーカミ欠点の発生が著しく、スパーク放電が頻発するので、ＣＲ速度を６０ｍ/ｍｉｎまで下げざるを得なかった。このときの結果を表１に比較して示した。
【００５９】
実施例２
放電電極断面の中心線の傾き角θをＴダイ側に＋２５°傾けた以外は実施例１と同一条件で製膜した。エアーカミ欠点が間欠的に観察され、ＣＲ速度７０ｍ/ｍｉｎまで下げざるを得なかった。このときの結果を表１に比較して示した。
【００６０】
実施例３
ブロック電極のヒータ加熱を止めた以外は実施例１と同一条件で製膜した。生産開始初期は安定していたものの１６時間経過以降モノマー異物欠点の発生が多発し、一旦生産ラインを停止して電極周りのモノマー掃除を実施せざるを得なかった。
【００６１】
【表１】
2014030933.tif 000003
【符号の説明】
【００６２】
１    Ｔダイ
２    シート状溶融体
３    キャスティングロール（ＣＲ）
４    放電電極（ブレード状電極）
４−１    下向端エッジ
４−２    上向端エッジ
５    ブロック電極
【図１】
2014030933.tif 000004
【図２】
2014030933.tif 000005