(57)【要約】【課題】  十分な撥水性を有する撥水性フィルムを製造することが可能な撥水性フィルムの製造方法を提供する。【解決手段】  素材フィルムを加熱する工程（ステップＳ１）と、エンボスロールの表面を加熱する工程（ステップＳ２）と、素材フィルムを所定の速度で搬送してエンボスロールと圧ロールの間に搬送する工程（ステップＳ３）と、加熱された素材フィルムの表面に対して、エンボスロールと圧ロールにより所定の圧力でエンボス加工を行う工程（ステップＳ４）と、素材フィルムの搬送を停止する工程（ステップＳ５）と、エンボスロールの表面を冷却する工程（ステップＳ６）と、エンボス加工が行われた素材フィルムの搬送を再開し、前記エンボス加工が行われた素材フィルムを前記エンボスロールから剥離する工程（ステップＳ７）を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材フィルムを加熱する工程と、
エンボスロールの表面を加熱する工程と、
前記素材フィルムを所定の速度で搬送してエンボスロールと圧ロールの間に搬送する工程と、
前記加熱された素材フィルムの表面に対して、エンボスロールと圧ロールにより所定の圧力でエンボス加工を行う工程と、
前記エンボス加工が行われた素材フィルムを前記エンボスロールから剥離する工程と、
を有することを特徴とする撥水性フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記エンボス加工を行う工程と、前記素材フィルムを前記エンボスロールから剥離する工程の間に、
素材フィルムの搬送を停止する工程と、
前記エンボスロールの表面を冷却する工程と、
エンボス加工が行われた素材フィルムの搬送を再開する工程と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撥水性フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記エンボスロールの表面の冷却温度は、３５℃以上４５℃以下であることを特徴とする請求項２に記載の撥水性フィルムの製造方法。
【請求項４】
前記エンボスロールの表面の加熱温度は、５５℃以上８０℃以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の撥水性フィルムの製造方法。
【請求項５】
前記素材フィルムの加熱温度は１００℃以上２５０℃以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の撥水性フィルムの製造方法。
【請求項６】
前記エンボスロールの表面の凹凸は、サンドブラスト法により形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の撥水性フィルムの製造方法。
【請求項７】
前記エンボスロールの表面の算術平均粗さＲａは、０．１μｍ以上２０．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の撥水性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、高い撥水性を有する撥水性フィルムを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面の微細構造に起因する撥水性はロータス効果として知られている。このような撥水性を実現するため、様々な技術が開発されている。一般的には、撥水性を製品表面に発現させるためには、フッ素樹脂等を塗布する化学的手法を用いるのが主流となっている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、化学的手法としては、製品表面に撥水性のシリカ微粒子を付着させて微細な凹凸構造を形成し、食品や医療品等を収容するための非吸着性容器に応用する技術も開発されている（特許文献３参照）。
【０００４】
一方、物理的手法で微細な凹凸構造を容器の蓋に形成し、撥水作用により液跳ねを防止する技術も存在する（特許文献４参照）。また、フィルムに物理的に撥水性を付与させるため、微細周期構造を有する金型を利用して射出成形加工によりプラスチック成形体を作成する技術も開発されている（特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平５−３５６５９号公報
【特許文献２】特許第３６２３５４０号公報
【特許文献３】特開２０１０−２５４３７７号公報
【特許文献４】特開２００９−１０７６９５号公報
【特許文献５】特開２０１２−６６４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の技術のように、化学的手法を用いる場合には、人体や環境への影響を考慮しなければならないという問題がある。また、上記特許文献４、５に記載の技術では、十分な撥水性を有するフィルムを得るには至っていない。
【０００７】
そこで、本発明は、十分な撥水性を有する撥水性フィルムを製造することが可能な撥水性フィルムの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る撥水性フィルムの製造方法は、素材フィルムを加熱する工程と、エンボスロールの表面を加熱する工程と、前記素材フィルムを所定の速度で搬送してエンボスロールと圧ロールの間に搬送する工程と、前記加熱された素材フィルムの表面に対して、エンボスロールと圧ロールにより所定の圧力でエンボス加工を行う工程と、前記エンボス加工が行われた素材フィルムを前記エンボスロールから剥離する工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の撥水性フィルムの製造方法によれば、素材フィルム、エンボスロールの表面を加熱しておき、素材フィルムを所定の速度で搬送してエンボスロールと圧ロールの間に搬送し、加熱された素材フィルムの表面に対して、エンボスロールと圧ロールにより所定の圧力でエンボス加工を行い、エンボス加工が行われた素材フィルムをエンボスロールから剥離するようにしたので、エンボスロール表面の微細な凹凸が素材フィルムに転写された後、適度な温度と引っ張り力により若干変形した凹凸が素材フィルム上に形成されることになり、撥水性の高い撥水性フィルムが得られる。
【００１０】
また、本発明に係る撥水性フィルムの製造方法は、前記エンボス加工を行う工程と、前記素材フィルムを前記エンボスロールから剥離する工程の間に、素材フィルムの搬送を停止する工程と、前記エンボスロールの表面を冷却する工程と、エンボス加工が行われた素材フィルムの搬送を再開する工程と、を更に有することを特徴とする。本発明の撥水性フィルムの製造方法によれば、エンボス加工が行われた後、素材フィルムの搬送を停止し、エンボスロールの表面を冷却し、エンボス加工が行われた素材フィルムの搬送を再開するようにしたので、剥離時に最適な温度を実現することができ、撥水性の高い撥水性フィルムが得られる。
【００１１】
また、本発明に係る撥水性フィルムの製造方法は、前記エンボスロールの表面の冷却温度は、３５℃以上４５℃以下であることを特徴とする。本発明の撥水性フィルムの製造方法によれば、エンボスロールの表面の冷却温度を３５℃以上４５℃以下としたので、剥離時に、適度な力で引っ張ることにより、素材フィルム上に複雑な凹凸形状を与えることが可能となる。
【００１２】
また、本発明に係る撥水性フィルムの製造方法は、エンボスロールの表面の加熱温度は、５５℃以上８０℃以下であることを特徴とする。本発明の撥水性フィルムの製造方法によればエンボスロールの表面の加熱温度を、５５℃以上８０℃以下としたので、より粗い微細構造を表面に有する撥水性フィルムを製造することが可能となる。
【００１３】
また、本発明に係る撥水性フィルムの製造方法は、前記素材フィルムの加熱温度は１００℃以上２５０℃以下であることを特徴とする。本発明の撥水性フィルムの製造方法によれば、素材フィルムの加熱温度を１００℃以上２５０℃以下としたので、素材フィルムを焦がさず、適度に表面を溶かして、エンボス加工し易くすることが可能となる。
【００１４】
また、本発明に係る撥水性フィルムの製造方法は、前記エンボスロールの表面の凹凸は、サンドブラスト法により形成されていることを特徴とする。本発明の撥水性フィルムの製造方法によれば、エンボスロールの表面の凹凸を、サンドブラスト法により形成するようにしたので、フィルムに撥水性を備えさせるために適した不規則な凹凸を与えることが可能になる。
【００１５】
また、本発明に係る撥水性フィルムの製造方法は、前記エンボスロールの表面の算術平均粗さＲａは、０．１μｍ以上２０．０μｍ以下であることを特徴とする。本発明の撥水性フィルムの製造方法によれば、エンボスロールの表面の算術平均粗さＲａを０．１μｍ以上２０．０μｍ以下としたので、素材フィルム上に適度な微細構造の凹凸形状を与えることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、十分な撥水性を有する撥水性フィルムを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る撥水性フィルムの製造方法を実現するための撥水性フィルム製造装置を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る撥水性フィルムの製造方法を示すフローチャートである。
【図３】製造された撥水性フィルムの表面画像、およびその起伏を示す図である。
【図４】製造された撥水性フィルムの撥水特性のグラフである。
【図５】撥水性フィルムを容器として用いた際、内容物を収納した状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜１．撥水性フィルム製造装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る撥水性フィルムの製造方法を実現するための撥水性フィルム製造装置を示す図である。図１において、１は撥水性フィルム製造装置、２は搬送ベルト、３は加熱部、４はエンボスロール、５は圧ロール、６はエンボス部、７は剥離部、Ｆは素材フィルム、Ｆ´は撥水性フィルムである。また、下向きの矢印は、搬送ベルト２による素材フィルムＦの搬送方向を示し、右向きの矢印は、搬送ベルト２による撥水性フィルムＦ´の搬送方向を示している。
【００１９】
搬送ベルト２は、加工対象である素材フィルムＦを搬送するためのベルトであり、公知の素材で構成されるベルトにより実現される。本実施形態では、フッソ樹脂ベルトを採用している。加熱部３は、素材フィルムＦを加熱するためのものであり、ヒーター等の公知の加熱機構により実現される。
【００２０】
エンボスロール４は、圧ロール５の間で加圧することにより、素材フィルムＦにエンボス加工を行うロールである。エンボスロール４としては、その外周面に賦形用の凹凸が施されたものであれば、公知の種々のものを用いることができる。例えば、材質としては、銅、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属を用いることができる。また、エンボスロール自体の外周面に賦形用の凹凸を直接形成したものであっても良いし、賦形用の凹凸が形成された平板状の版をエンボスロール本体に巻き付けたものであっても良い。
【００２１】
本実施形態では、エンボスロール４として、公知のサンドブラスト法により凹凸が形成されたエンボスロール本体にクロム（Ｃｒ）メッキを施したものを使用している。サンドブラスト法を用いて凹凸を形成しているため、凹凸は表面上に不規則に形成されている。ただし、表面の算術平均粗さＲａが、０．１μｍ以上２０．０μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以上２０．０μｍ以下、さらに好ましくは５．０μｍ以上１５．０μｍ以下となるように調整して形成される。所定の算術平均粗さＲａで不規則に凹凸を形成できるものであれば、サンドブラスト法以外の公知の手法を用いてもよい。エンボスロール４の直径は、特に限定されないが、図１の例では、直径１５０ｍｍのものを使用している。エンボスロール４は、加熱および冷却可能な公知のエンボスロールであり、エンボスロール内部に流れている液を加熱または冷却することによりエンボスロール表面の温度を設定した温度に調節することが可能となっている。エンボスロール４の表面には、エンボス加工後の素材フィルムＦの剥離を容易にするために、フッ素樹脂等により剥離処理を施してもよい。
【００２２】
圧ロール５は、素材フィルムＦに対して、エンボスロール４がエンボス加工を行う際に、圧力を加えるためのものであり、公知の圧ロールにより実現される。本実施形態では、ロール本体の外周面にゴム等の弾性体を巻き付けたものを採用している。圧ロール５の直径は、エンボスロール４と略同一であることが好ましい。図１の例では、エンボスロール４と同一の直径１５０ｍｍのものを使用している。
【００２３】
エンボスロール４、圧ロール５は、ともに中心に回転軸を有し、この回転軸を図示しない駆動機構により回転させることが可能に構成されている。また、図示しない制御機構が、エンボスロール４、圧ロール５の駆動機構を、両者が同一の周速度になるように制御して駆動させる。エンボスロール４と圧ロール５の直径を同一とした場合には、エンボスロール４、圧ロール５の駆動機構を、同一の角速度となるように制御して駆動させる。
【００２４】
エンボス部６は、エンボスロール４と圧ロール５の表面が最接近する部分である。このエンボス部６において、エンボスロール４と圧ロール５に挟まれた素材フィルムＦに対して、エンボス加工が行われる。剥離部７は、エンボス加工が行われた素材フィルムＦがエンボスロール４から剥離される部分である。
【００２５】
素材フィルムＦは、撥水性フィルムを製造するための素材となるフィルムであり、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン等、様々な樹脂フィルムを用いることができる。
【００２６】
＜２．撥水性フィルムの製造方法＞
次に、本実施形態に係る撥水性フィルムの製造方法を、図２のフローチャートを用いて説明する。まず、素材フィルムＦを搬送ベルト２に装着する。具体的には、加熱して素材フィルムＦにラミネートする。素材フィルムＦの装着後、撥水性フィルム製造装置１を稼動させる。撥水性フィルム製造装置１が稼動を開始すると、加熱部３が加熱を開始する（ステップＳ１）。さらに、エンボスロール４が加熱を開始する（ステップＳ２）。ステップＳ１とステップＳ２はどちらを先に実行してもよい。ステップＳ３の処理開始前に実行されていればよい。
【００２７】
続いて、加熱部３による加熱により素材フィルムＦの表面温度が１００℃以上２５０℃以下（好ましくは１５０℃以上２５０℃以下）の範囲内の所定の温度に達し、かつエンボスロール４の表面温度が５５℃以上８０℃以下（好ましくは７０℃以上８０℃以下）の範囲内の所定の温度に達した場合に、素材フィルムの搬送を開始する（ステップＳ３）。具体的には、エンボスロール４、圧ロール５及び図示しない搬送ローラの回転と、搬送ベルト２の駆動を開始する。エンボスロール４の表面温度は、その表面上において均一に加熱されるため、エンボス部６の温度も５５℃以上８０℃以下の範囲内の所定の温度に達していることになる。
【００２８】
搬送ベルト２の駆動により素材フィルムＦがエンボス部６に到達すると、素材フィルムＦは、エンボスロール４と圧ロール５に挟まれて加圧され、エンボスロール４表面の凹凸によりエンボス加工が行われる（ステップＳ４）。エンボス加工により素材フィルムＦの表面に、エンボスロール４表面の凹凸が転写形成される。
【００２９】
素材フィルムＦの表面に凹凸が形成された後、その素材フィルムＦの搬送方向先端が剥離部７に到達する前に、素材フィルムの搬送を開始する（ステップＳ５）。具体的には、エンボスロール４、圧ロール５及び搬送ローラの回転と、搬送ベルト２の駆動を停止する。そして、エンボスロールの冷却を行う（ステップＳ６）。具体的には、エンボスロール４に対して、３５℃以上４５℃以下の範囲内の所定の温度になるよう設定指示が行われ、この指示に従って温度調整機構がエンボスロール４を冷却する。
【００３０】
そして、エンボスロール４内部の温度調整機構により、エンボスロール４の表面温度が３５℃以上４５℃以下の範囲内の所定の温度以下になったら、エンボスロール４、圧ロール５及び図示しない搬送ローラの回転と、搬送ベルト２の駆動を再び開始する。エンボスロール４の表面温度は、その表面上において均一に冷却されるため、剥離部７の温度も所定の温度以下になっていることになる。
【００３１】
エンボスロール４、圧ロール５及び図示しない搬送ローラの回転と、搬送ベルト２の駆動が行われると、表面に凹凸が形成された素材フィルムＦが、剥離部７においてエンボスロール４から剥離される（ステップＳ７）。これにより、撥水性フィルムＦ´が得られる。そして、剥離された撥水性フィルムＦ´は、搬送ベルト２の駆動とともに、そのまま移動して搬出される。剥離部７の温度を所定の温度以下にしておくことにより、剥離の際、素材フィルムＦの表面には、適度な引っ張り力が加わる。このため、撥水性フィルムＦ´の表面には、エンボスロール４の凹凸とは形状が異なる凹凸が形成される。このようにして得られた撥水性フィルムＦ´は、良好な撥水性を有することになる。
【実施例】
【００３２】
次に、本発明の実施例について説明する。
[エンボスロール表面]
エンボスロール４の表面に公知のサンドブラスト法により、凹凸を形成した。得られたエンボスロール４の表面を、ＪＩＳＢ０６０１：２００１に準拠して測定したところ、算術平均粗さＲａは７．５８μｍであった。
【００３３】
上記凹凸が形成されたエンボスロール４を撥水性フィルム製造装置１に装着した後、以下の条件で撥水性フィルムを製造した。
【００３４】
[条件]
素材フィルムの表面温度：２５０℃
エンボス加工時のエンボスロールの表面温度：５０℃、７７℃
素材フィルムの搬送速度：１ｍ／分
エンボス加工を行う際の圧力：０．６ＭＰａ
剥離時のエンボスロールの表面温度：４０℃
【００３５】
[結果]
上記条件において、素材フィルムの表面温度は、加熱部３による加熱後、エンボス部６に到達する前の温度である。また、エンボス加工時のエンボスロールの表面温度は、図１のエンボス部６の温度に対応し、剥離時のエンボスロールの表面温度は、図１の剥離部７の温度に対応する。上記条件により製造された撥水性フィルムの表面を、ＪＩＳＢ０６０１：２００１に準拠して測定したところ、算術平均粗さＲａは、エンボスロールの表面温度が５０℃の場合は６．５７μｍ、エンボスロールの表面温度が７７℃の場合は８．４９μｍであった。また、水に対する撥水性については、エンボスロールの表面温度が５０℃の場合、水滴が丸まらず、撥水性が低いものとなり、エンボスロールの表面温度が７７℃の場合、水滴が丸まって転がる状態となり、撥水性は極めて高いものとなった。製造された撥水性フィルムは、算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上２０．０μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以上２０．０μｍ以下、さらに好ましくは、５．０μｍ以上１５．０μｍ以下であれば、高い撥水性を発揮する。
【００３６】
図３は、上記[条件]により製造された撥水性フィルムの表面画像、およびその起伏を示す図である。図３（ａ）は、エンボスロールの表面温度が７７℃の場合の撥水性フィルムの表面画像、図３（ｂ）は、エンボスロールの表面温度が５０℃の場合の撥水性フィルムの表面画像、図３（ｃ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線の起伏、図３（ｄ）は図３（ｂ）のＢ−Ｂ線の起伏を示す。図３（ｃ）、図３（ｄ）において、横軸、縦軸ともに単位はμｍである。図示の都合上、図３（ａ）と図３（ｃ）の横方向、図３（ｂ）と図３（ｄ）の横方向の位置がずれている。このため、図３（ａ）のＡ−Ａ線上における横長の矩形、図３（ｂ）のＢ−Ｂ線上における横長の矩形を配置し、それぞれ図３（ｃ）、図３（ｄ）との対応付けを行っている。図３（ｃ）における横軸４０μｍ付近の縦方向の太線は、図３（ａ）のＡ−Ａ線上における横長の矩形に含まれる位置に対応することを意味し、図３（ｄ）における横軸３０μｍ付近の縦方向の太線は、図３（ｂ）のＢ−Ｂ線上における横長の矩形に含まれる位置に対応することを意味する。図３（ｂ）、図３（ｄ）において、楕円で囲んだ部分は、転写が不十分な領域を示している。
【００３７】
[比較例]
さらに、比較例として、エンボス加工時のエンボスロールの表面温度が５５℃の場合、素材フィルムの表面温度が８０℃、１２０℃、１７５℃、２３０℃、３００℃の場合を組み合わせて、撥水性フィルムの製造を試みた。製造された撥水性フィルムの撥水特性のグラフを図４に示す。図４において、横軸は、エンボス加工時のエンボスロールの表面温度（エンボス部６の温度）であり、縦軸は、素材フィルムの表面温度である。
【００３８】
また、図４においては、撥水性を３段階で評価しており、○は、水滴が丸まって転がる状態となり、撥水性は極めて高いことを示し、△は、水滴は転がらないが、丸まった状態となり、撥水性が高いことを示し、×は、水滴が丸まらない状態となり、撥水性が低いことを示す。
【００３９】
図４に示す結果からは、エンボス加工時のエンボスロールの表面温度が５５℃以上８０℃以下であって、素材フィルムの表面温度が１２０℃以上２５０℃以下である場合に、撥水性が高くなることがわかる。図４において、網掛けされた矩形状の領域は、撥水性が高い撥水発現領域を示す。特に、エンボス加工時のエンボスロールの表面温度が７５℃以上であって、素材フィルムの表面温度が１７０℃以上である場合に、撥水性が極めて高くなる。
【００４０】
上記のようにして作成された撥水性フィルムを容器として用いた際、内容物を収納した状態の断面図を図５に示す。図５において、内容物は水系のものである。実際には、本発明により製造された撥水性フィルムは、不規則な凹凸が形成されることになるが、図５の例では、説明の便宜上、比較的規則的に凹凸が形成されたものを示している。図５に示すように、表面の算術平均粗さＲａが０．５μｍ以上２０．０μｍ以下、より好ましくは、５．０μｍ以上１５．０μｍ以下である撥水性フィルムの凹凸の窪んだ部分に、空気層が形成されることにより、ロータス効果を発揮する。このため、水系の内容物が撥水性フィルムに付着する程度を低減することができる。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施形態、実施例について説明したが、本発明は、上記実施形態、実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態、実施例では、エンボス加工（ステップＳ４）の後、素材フィルムの搬送を停止し（ステップＳ５）、エンボスロールを冷却（ステップＳ６）するようにしたが、５５℃以上８０℃以下にエンボスロールを加熱した状態で、素材フィルムの搬送を停止せず、エンボスロールの冷却も行わずに、連続で１ｍ／分で搬送した場合でも、ある程度良好な撥水性を有する撥水性フィルムを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る撥水性フィルムの製造方法により製造された撥水性フィルムは、食品を始めとして、様々な内容物を収容するための容器を構成するものとして利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・撥水性フィルム製造装置
２・・・搬送ベルト
３・・・加熱部
４・・・エンボスロール
５・・・圧ロール
６・・・エンボス部
７・・・剥離部
Ｆ・・・素材フィルム
Ｆ´・・・撥水性フィルム
【図１】
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【図２】
2015071249.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015071249.tif 000007