(57)【要約】【課題】  製膜中に塗布工程を有する延伸シートの製造時にコート層および基材シートの厚みを精密に調整するシートの製造方法を提供する。【解決手段】  シート幅方向で塗液を塗布した領域だけでなく、塗液を塗布していない基材のみの領域でもシートの厚みを制御する。【選択図】  図１４
2008036596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の厚み調整手段を備えたダイを用いて基材シート材料をシート状に押出して基材シートとなし、１軸もしくは２軸の延伸をするとともに、前記延伸完了前の前記基材シートのシート幅方向の一部分である塗布領域にのみ塗液を塗布するとともに、前記シート幅方向の他の部分を非塗布領域となし、前記延伸完了後において、塗布領域中の前記基材シートの厚みに対して前記塗液によって形成されたコート層の厚みが１％を超えるシートとなし、前記延伸完了後の前記基材シートおよび前記コート層の幅方向厚み分布を測定し、前記基材シートの厚み測定値に基づいて各測定位置に対応する前記厚み調整手段に加える操作量を計算し、該操作量によって前記厚み調整手段を操作することで前記延伸完了後の前記基材シートの厚みを制御するとともに、前記コート層の厚み分布の測定値に基づいて塗布装置を自動もしくは手動で調節することで前記コート層の厚みをも制御するコート層を有するシートの製造方法であって、前記塗布領域および前記非塗布領域の両方において前記シートの厚みを制御することを特徴とするコート層を有するシートの製造方法。
【請求項２】
前記塗布領域および前記非塗布領域の境界を含む領域において、前記厚みの制御のゲインを隣接する領域よりも低くすることを特徴とする請求項１に記載のコート層を有するシートの製造方法。
【請求項３】
前記塗液として粘度が０．１以上３．０Ｐａ・ｓ以下のものを用いることを特徴とする請求項１または２に記載のシートの製造方法。
【請求項４】
前記塗布において、塗工バーにより前記基材シート上に塗液を塗布するとともに、前記塗工バーと前記基材シートとの間隙に形成される液だまりに前記塗液を直接供給し、かつ前記塗液と前記基材シートとを同極性に帯電させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコート層を有するシートの製造方法。
【請求項５】
複数個の厚み調整手段を備えたダイを用いて基材シート材料をシート状に押出して基材シートとなし、１軸もしくは２軸の延伸をするとともに、前記延伸完了前の前記基材シート上に塗液を塗布することで、延伸完了後において前記基材シートの厚みに対して塗液によって形成されたコート層の厚みが１％を超えるシートとなすコート層を有するシートの製造方法であって、前記塗液を塗布する前に前記基材シートの幅方向厚み分布を測定し、測定した前記塗布前の基材シート厚みに基づいて前記基材シート厚みを制御するとともに、前記延伸完了後に前記基材シートと前記コート層の両者の合計の幅方向厚み分布を測定し、前記塗布前の前記基材シートの厚み測定値と前記延伸完了後の前記合計の幅方向厚み分布の測定値からコート層厚みを推定し、推定した前記コート厚みに基づいて塗布装置を自動もしくは手動で調節することを特徴とするコート層を有するシートの製造方法。
【請求項６】
前記塗液として粘度が０．１から３．０Ｐａ・ｓのものを用いることを特徴とする請求項５に記載のシートの製造方法。
【請求項７】
前記厚み調整手段を操作することで前記基材シートの厚みを制御するに際して、前記厚み調整手段と前記延伸完了後のシート幅方向位置との対応関係を、延伸完了後の前記塗布領域と前記非塗布領域との境界位置の情報を用いて推定し、推定した前記対応関係に基づいて前記基材シートと前記コート層の両者の厚みを制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のコート層を有するシートの製造方法。
【請求項８】
前記厚み調整手段を操作することで前記基材シートの厚みを制御するに際して、前記延伸完了前の前記基材シート上に前記塗液を塗布する際の前記塗液を塗布した直後に前記塗布領域と前記非塗布領域との境界位置を検出し、得られた塗布時の境界位置の情報と、前記延伸完了後の前記塗布領域と前記非塗布領域との境界位置の情報を用いて、前記厚み調整手段と延伸完了後のシート幅方向位置との対応関係を推定することを特徴とする請求項７に記載のコート層を有するシートの製造方法。
【請求項９】
基材シート材料をシート状に押出す複数個の厚み調整手段を備えたダイと、前記基材シートを１軸もしくは２軸に延伸する延伸機と、延伸完了後の前記基材シートの厚みに対して塗布した塗液により形成されるコート層の厚みが１％を超えるように前記延伸完了前に基材シート上のシート幅方向の一部分である塗布領域にのみ前記塗液を塗布するとともに前記シート幅方向の他の部分を非塗布領域となす塗布装置と、前記延伸完了後の前記基材シートおよび前記コート層のそれぞれの幅方向厚み分布を測定する厚み測定器と、前記測定した前記基材シートの厚み測定値に基づいて各測定位置に対応する前記厚み調整手段に加える操作量を計算し出力する制御装置を備えたコート層を有するシートの製造装置であって、前記制御装置は、前記シートの、前記塗布領域および前記非塗布領域の両方において前記シートの厚みを制御するものであることを特徴とするコート層を有するシートの製造装置。
【請求項１０】
前記塗布領域および前記非塗布領域の境界を含む領域において、前記厚みの制御のゲインを隣接する領域よりも低く設定する制御装置を有することを特徴とする請求項９に記載のコート層を有するシートの製造装置。
【請求項１１】
前記塗布装置において、走行中の基材シート上部に塗液を塗布する塗工バーを有するとともに、前記塗工バーと前記基材シートとの間隙に形成される液だまりに前記塗液を直接供給する機構と、塗液と基材シートを同極性に帯電させる帯電器を有することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のコート層を有するシートの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コート層を有するシートの製造方法、製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シート製造メーカーにおいて、シートに特定の機能を付加するため、例えば硬度を上げる、接着性を上げる、あるいは屈折率等の光学特性を変更するなどのために、一つのシート材料のみで構成される基材シート上にコート層を有するシートを製造することが要求されている。
【０００３】
このコート層を有するシートにおいて、シートに付加する機能にも依存するが、基材シートおよびコート層の厚みはそれぞれに所望の値になることが強く要求されてきている。例えば、フラットパネルディスプレイの保護用のプラスチックシートにおいて、基材のＰＥＴシートがフラットでなければ、ディスプレイに接着する際の接着層のムラになるほか、アクリルのコート層がフラットでなければ、アクリルのコート層表面の反射とＰＥＴおよびアクリルそれぞれの層の境界での反射でそれぞれの場所で干渉を起こし、フラットパネルディスプレイに接着した後に虹模様の欠陥が発現するなどの現象がある。そのために、基材シートおよびコート層はそれぞれ常時厚みを制御することで所望の形状にすることが求められている。
【０００４】
シートの製造設備に関して、２軸延伸フィルムの製造を例として図面を参照しながら本発明の背景を説明する。
【０００５】
図１２は一般的なシートの製造装置の全体概略構成を示す図であり、図２は、図１２に示すダイ４の要部拡大斜視図である。図１２のシートの製造装置は、押出機３により押し出された重合体などのシート材料を、シートの厚み調整手段１０をシート幅方向に多数配置したダイ４によりシート状に成形し基材シート1となし、横延伸機２でシートの幅方向に延伸し、厚み測定器８にてシート幅方向の厚み分布を測定し（以下、測定したシートの幅方向の厚み分布測定値を厚みプロファイルということがある）、基材シート１を巻き取るものである。
【０００６】
ここで測定した基材シートの厚みプロファイルを予め設定した目標の厚みプロファイルに近づけるため、ダイ４のシート幅方向に多数配設されたシートの厚み調整手段１０に対応する厚み測定位置での厚み測定値が予め設定された目標値に近づくように、厚み測定器８で測定した厚みプロファイルに基づいて厚み調整手段１０へ与える操作量を演算するコンピュータ１４と上記操作量を厚み調整手段１０に与える制御手段９を介して各厚み調整手段１０を制御している。
【０００７】
図３はダイ４における厚み調整手段１０と厚み測定器８の位置での厚み調整手段の対応関係を説明する図である。図３の上部横線はダイ４での基材シートを表しており、下部横線は厚み測定器８でのコート層を有するシートを表している。ダイ４での各厚み調整手段１０の位置２１ａ〜２１ｄを通過した重合体は、冷却ドラム５に到達するまでにネッキング現象によりシート幅方向に縮小した後、横延伸機２でシート幅方向に延伸し、厚み測定位置でシート幅方向位置２２ａ〜２２ｄを通過する。したがって、たとえば、位置２２ａでの厚み測定値が目標値に近づくように位置２１ａにある厚み調整手段１０を制御する必要がある。前記シートの製造装置では、このような制御をすることによって測定したシートの各層合計の厚みプロファイルを予め設定した目標の厚みプロファイルに近づけることを実現している。
【０００８】
このようなシートの製造設備に対して装置を付加または変更することで、コート層を有するシートを製造するためには大きく分類すると次の２種類の設備がある。
【０００９】
一つは、１つのダイ４で複数の層を有するシートを同時に押し出し、厚み測定器８にて複数の層の厚み分布を同時に測定し、基材シートおよびコート層のそれぞれの厚みプロファイルを所望の形状とするように、制御手段９を介して各厚み調整手段１０を調整する特許文献１に記載の方法である。この際に使用する厚み測定器８には、例えば複数の波長の赤外線等の電磁波の吸収量から基材シートおよびコート層のそれぞれの厚みを演算する厚み測定器を用いることができる。また基材シートとコート層のそれぞれ合計の厚みをβ線やＸ線の放射線の吸収を用いて測定する一方で、コート層の厚みを可視光や赤外光の干渉を利用したものの厚み測定器を用いて測定し、両者から差分演算することで基材シートの厚みを算出することもできる。本発明者らの知見によれば、いずれの厚み測定器においても、基材シートやコート層の厚みが急激に変化している箇所では空気層とコート層の境界、あるいはコート層と基材シートの境界が急峻な傾斜をなすために測定のための放射線や可視光や赤外光が屈折すること、さらに厚み測定器の測定径が有限の大きさを有すること等が原因で、厚みが精度良く測定できないことが多い。しかし、１つのダイ４で複数の層を有するシートを同時に押し出す特許文献１に記載の方法において製造されるコート層を有するシートは、図１１Ａのようにそれぞれの層の幅は同じになっているため、シート幅方向端部の非製品部分を除く全ての位置で、急激な厚み変化はないために問題なく厚み測定でき、厚みを正確に制御することができるものと考えられる。
【００１０】
コート層を有するシートを製造するもう一つとしては、特許文献２に記載のように、シートの製造工程の途中に例えば図１２の縦延伸機１２の後に塗布器を配した図１のシート製造装置を用いて、片面もしくは両面に１層以上の塗液を塗布する方法がある。この方法では、図１１Ｂのように基材シートの幅に対してコート層の幅は短くなる。また特許文献２に記載の塗布器を代表とする従来の塗布器では水などを溶媒とした濃度が薄くて粘度が低い（０．００１から０．０１Ｐａ・ｓ）塗液を薄く塗るものであり、このような場合は延伸時に加えられる熱によって塗液の溶媒がほとんど蒸発してしまうため、結果として得られた２軸延伸フィルムの基材シートの厚みに対するコート層の厚みは通常１％未満である。そのため、コート層を有する延伸フィルムの厚みを調整するに際して、コート層の厚みムラは基材シートの厚みムラに対して十分小さく、無視できる。したがって、一般的なシートの製造装置において、塗布工程を含むものであっても厚み測定器８は基材シート１１の厚みと１層以上のコートの厚みを分離して測定することなく、前記基材シートと１層以上のコートの厚みを合わせた合計の厚みを放射線厚み測定器などで測定し、得られたコート層と基材シートの合計の厚みプロファイルを使用して、厚み調整手段を操作することで十分な厚み制御が可能であった。しかし、シートの硬度特性やＵＶカット特性などを向上させるために、延伸後において、コート層を基材シートの１％以上の厚みとするようなシートに対する要求もある。このような課題に対して、特許文献２に記載の塗布器１３を配することでコート層を有するシートを製造する図１のようなシート製造装置において単に塗液中の溶媒に対する溶質の割合を高めた粘度の高い（０．１から３．０Ｐａ・ｓ）塗液を用いることで、コート層厚みが１％以上となるシートを製造することが考えられる。しかし、この場合、塗液の高粘度に起因して、塗液の供給変動等によるランダムなコート層の厚みムラ、一部にてコート層がスジ状に薄くなる欠点や一部で完全にコート層のない領域が発生する塗布抜けなどの塗布欠点が生じる。そのため、特許文献２に記載の方法の延長線上にある方法では、シートの吸水特性、難燃特性、硬度特性やＵＶカット特性などの機能については十分な性能を得ることが困難であった。
【００１１】
それに対して、本出願人によって粘度が高い（０．１から３．０Ｐａ・ｓ）塗液を塗布する方法が提案されている（特願２００５−０６８９４７、特願２００６−０５２４４８）。これらの提案方法を用いることで、はじめて、基材シート上に、図１１Ｃのように、延伸後において基材シートの厚みに対してコート層が１％以上の厚みを有するシートを製造することができるようになった。
【００１２】
また、シート上のコート層の厚み制御に関しては、塗布後かつ延伸前においてコート層の厚みを光干渉式の厚み測定器で測定し、コート層の厚みを一定に保つ発明が、特許文献３に開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１４１４４７号公報
【特許文献２】特開平０５−１７７１５９号公報
【特許文献３】特開平０９−１２２５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明者らは、この方法により製造されたコート層を有するシートは、コートの厚みムラが基材シートの厚みムラに対して無視できない大きさであり、厚み測定器８は基材シートの厚みと１層以上のコート層の厚みを分離して測定し、ダイ４が備えた基材シートの厚みを調節する厚み調整手段を操作するとともに、塗布装置を自動もしくは手動で調整する必要があることを見出した。また塗布装置にてコート層を塗布する関係上、塗布領域であれ非塗布領域であれ、塗布前の基材シートは所望の厚み形状に制御しておかなければ、塗布領域におけるコート層の厚み形状に悪影響を与えることを見出した。
従来は、特許文献１の発明のように基材シートとコート層の幅が同じ場合には単に全幅で厚み制御を実施すればよく、特許文献２のように基材シートとコート層の幅が異なるが基材シートと比べて十分に薄いコート層の場合はコート層の厚みを制御する必要がなかった。したがって、粘度が高い塗液をシート基材のシート幅方向の一部分である塗布領域のみに塗布して分厚いコート層を形成する場合のシートやコート層の厚み制御については何らの知見も知られていない。
【００１４】
本発明者らの知見によれば、塗布器１３を配することでコート層を有するシートを製造するシートの製造工程に特許文献１に記載の方法を適用した場合、図１１Ｄのようにコート層端部は波打っているため、コート層端部の近傍領域においてコート層厚みや基材シートの厚みが正確に測定できないことに起因して、厚み不良が発生することがある。また、その対策としてコート層端部の近傍領域を含まないコート層のある領域のみを制御した場合でも、非塗布領域での厚みが変動することに伴い、厚さ測定位置と厚み調整手段の対応関係がシート製造中に変化して、同様に厚み不良が発生することがある。
【００１５】
また特許文献１の発明では、複数の層を有するシートでは互いの層の厚みムラがそれぞれ相互に影響しあうため、それぞれの層の厚みの相互影響を定量化し、操作量演算の際に非干渉化することで、各層の厚みへの相互影響がないように制御していた。
【００１６】
しかしながら、本発明者らの知見によれば、厚みがそれぞれ相互に影響しあうことは、すなわち塗布後の延伸工程における挙動が変動する、つまり厚さ測定位置での各厚み調整手段の対応位置がコート層の厚みムラによって変動することを意味する。そのため、厚さ測定位置での各厚み調整手段の対応位置が時間とともに変動することを考慮した制御系にしなければ、精度の高い厚み制御を実現できないが、特許文献１の発明においては厚み調整手段の対応関係は考慮されておらず、厚みを高精度に調整することは不可能であった。
【００１７】
また延伸後の複数の層を有するシートを制御するにおいて、それぞれの層の厚みを分離して測定する必要があるが、コート層と基材シートの物性が似ている場合やコート層が厚い場合などは、分離して測定することがそもそも困難であることもある。
【００１８】
ところで、シート上のコート層の厚み制御に関しては、上述の特許文献３に記載の技術があるが、この技術にはコート層の厚みのみを制御し、基材シートとコート層のそれぞれの厚みを制御するといった技術的思想はない。そのため上記に述べたように、シート基材の厚みとコート層の厚みは延伸工程においても相互作用するために、たとえ、延伸前にコート層の厚みをフラットなどの希望の形状にしたとしても、延伸後にコート層の厚みは大きく異なった形状になることもあり、コート層のみの厚み形状を制御するのに関しても十分ではなかった。
【００１９】
本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を解決し、延伸完了前のシートに塗液を塗布し、延伸完了後の基材となるシート厚みに対して塗布したコート層の厚みが１％を超えるシートの製造方法において、高精度な厚み制御を実現するコート層を有するシートの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために本発明によれば、複数個の厚み調整手段を備えたダイを用いて基材シート材料をシート状に押出して基材シートとなし、１軸もしくは２軸の延伸をするとともに、前記延伸完了前の前記基材シートのシート幅方向の一部分である塗布領域にのみ塗液を塗布するとともに、前記シート幅方向の他の部分を非塗布領域となし、前記延伸完了後において、塗布領域中の前記基材シートの厚みに対して前記塗液によって形成されたコート層の厚みが１％を超えるシートとなし、前記延伸完了後の前記基材シートおよび前記コート層の幅方向厚み分布を測定し、前記基材シートの厚み測定値に基づいて各測定位置に対応する前記厚み調整手段に加える操作量を計算し、該操作量によって前記厚み調整手段を操作することで前記延伸完了後の前記基材シートの厚みを制御するとともに、前記コート層の厚み分布の測定値に基づいて塗布装置を自動もしくは手動で調節することで前記コート層の厚みをも制御するコート層を有するシートの製造方法であって、前記塗布領域および前記非塗布領域の両方において前記シートの厚みを制御することを特徴とするコート層を有するシートの製造方法が提供される。
【００２１】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記塗布領域および前記非塗布領域の境界を含む領域において、前記厚みの制御のゲインを隣接する領域よりも低くすることを特徴とするコート層を有するシートの製造方法が提供される。
【００２２】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記塗液として粘度が０．１以上３．０Ｐａ・ｓ以下のものを用いることを特徴とするシートの製造方法が提供される。
【００２３】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記塗布において、塗工バーにより前記基材シート上に塗液を塗布するとともに、前記塗工バーと前記基材シートとの間隙に形成される液だまりに前記塗液を直接供給し、かつ前記塗液と前記基材シートとを同極性に帯電させることを特徴とするコート層を有するシートの製造方法が提供される。
【００２４】
また、本発明の別の形態によれば、複数個の厚み調整手段を備えたダイを用いて基材シート材料をシート状に押出して基材シートとなし、１軸もしくは２軸の延伸をするとともに、前記延伸完了前の前記基材シート上に塗液を塗布することで、延伸完了後において前記基材シートの厚みに対して塗液によって形成されたコート層の厚みが１％を超えるシートとなすコート層を有するシートの製造方法であって、前記塗液を塗布する前に前記基材シートの幅方向厚み分布を測定し、測定した前記塗布前の基材シート厚みに基づいて前記基材シート厚みを制御するとともに、前記延伸完了後に前記基材シートと前記コート層の両者の合計の幅方向厚み分布を測定し、前記塗布前の前記基材シートの厚み測定値と前記延伸完了後の前記合計の幅方向厚み分布の測定値からコート層厚みを推定し、推定した前記コート厚みに基づいて塗布装置を自動もしくは手動で調節することを特徴とするコート層を有するシートの製造方法が提供される。
【００２５】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記塗液として粘度が０．１から３．０Ｐａ・ｓのものを用いることを特徴とするシートの製造方法が提供される。
【００２６】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記厚み調整手段を操作することで前記基材シートの厚みを制御するに際して、前記厚み調整手段と前記延伸完了後のシート幅方向位置との対応関係を、延伸完了後の前記塗布領域と前記非塗布領域との境界位置の情報を用いて推定し、推定した前記対応関係に基づいて前記基材シートと前記コート層の両者の厚みを制御することを特徴とするコート層を有するシートの製造方法が提供される。
【００２７】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記厚み調整手段を操作することで前記基材シートの厚みを制御するに際して、前記延伸完了前の前記基材シート上に前記塗液を塗布する際の前記塗液を塗布した直後に前記塗布領域と前記非塗布領域との境界位置を検出し、得られた塗布時の境界位置の情報と、前記延伸完了後の前記塗布領域と前記非塗布領域との境界位置の情報を用いて、前記厚み調整手段と延伸完了後のシート幅方向位置との対応関係を推定することを特徴とするコート層を有するシートの製造方法が提供される。
【００２８】
また、本発明の別の形態によれば、基材シート材料をシート状に押出す複数個の厚み調整手段を備えたダイと、前記基材シートを１軸もしくは２軸に延伸する延伸機と、延伸完了後の前記基材シートの厚みに対して塗布した塗液により形成されるコート層の厚みが１％を超えるように前記延伸完了前に基材シート上のシート幅方向の一部分である塗布領域にのみ前記塗液を塗布するとともに前記シート幅方向の他の部分を非塗布領域となす塗布装置と、前記延伸完了後の前記基材シートおよび前記コート層のそれぞれの幅方向厚み分布を測定する厚み測定器と、前記測定した前記基材シートの厚み測定値に基づいて各測定位置に対応する前記厚み調整手段に加える操作量を計算し出力する制御装置を備えたコート層を有するシートの製造装置であって、前記制御装置は、前記シートの、前記塗布領域および前記非塗布領域の両方において前記シートの厚みを制御するものであることを特徴とするコート層を有するシートの製造装置が提供される。
【００２９】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記塗布領域および前記非塗布領域の境界を含む領域において、前記厚みの制御のゲインを隣接する領域よりも低く設定する制御装置を有することを特徴とするコート層を有するシートの製造装置が提供される。
【００３０】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記塗布装置において、走行中の基材シート上部に塗液を塗布する塗工バーを有するとともに、前記塗工バーと前記基材シートとの間隙に形成される液だまりに前記塗液を直接供給する機構と、塗液と基材シートを同極性に帯電させる帯電器を有することを特徴とするコート層を有するシートの製造装置が提供される。
【００３１】
本発明において、「基材シート」とは、ダイにて吐出される基材シート材料のみにて構成されるシート、およびこの基材シート上に塗布器にてコート層を塗布した複数の層のシートにおけるダイにて吐出された基材シート材料のみの層のことをいう。
【００３２】
また、本発明において、「基材シート材料」とは、基材シートを構成する原料であって、紙のパルプスラリーや溶融もしくは溶解されるプラスチックなどの材料をいう。たとえば、ポリプロピレン、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、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ナイロン、アラミド、ポリエチレン、シクロオレフィン、ノルボルネン等のプラスチック、あるいは製紙材料のパルプ等任意の材料が考えられる。これらの材料はダイから吐出するために、材料を加熱したり、有機溶剤で樹脂を溶かしたり、水で材料をスラリー状にしたりすることで流動状態とすることが多い。そのためシートの製造工程中は、シート材料は水や有機溶媒を含むこともある。
【００３３】
また、本発明において、「厚み調整手段」とは、ダイの間隙を変えることなどを用いてダイのシート幅方向の各部における基材シート材料の吐出量を変えることにより基材シートの厚みを部分的に調整する手段をいう。例えば、ダイの間隙を変える手段としては、ダイに設けたボルトのねじ構造を用いて回転させることでボルトを伸縮させる方法や、またはボルトを熱的に伸縮させるものなどがある。また、ダイの吐出口近傍のヒーター発生熱を変えることにより、その個所のシート材料の粘性を変えて流速を変えることにより吐出量を変えるものもある。
また、本発明において、「操作量」とは、厚み調整手段において基材シート材料の吐出量を変更するために、各厚み調整手段に印加されるエネルギー量やこれに対応する数値をいう。たとえば、ヒーター等を使う場合は、パワーユニットを介して入力される電力量に該当する。また例えばボルトを熱的伸縮させるヒートボルト方式では、ボルトに付設したヒーターに電力が供給されてボルトが加熱され、それに応じてボルトが伸縮して間隙の幅を調整する。他の方式でも電力が供給されて厚み調整手段が動作するのが普通である。  
【００３４】
また、本発明における塗液の例としては、ポリビニルアルコールやポリアクリル酸などの高吸水性樹脂、ポリアミド系の難燃樹脂、アクリル酸エステルやエポキシ系モノマーやオキセタン系モノマーなどのハードコート材料等の形態のものがある。
【００３５】
また、本発明において、「延伸完了前」とは、２軸延伸シートの製造工程においては１軸目の延伸後かつ２軸目の延伸前や、１軸目の延伸前が該当する。また１軸延伸シートの製造工程においては１軸目の延伸前が該当する。なお、通常は、2軸延伸の場合の１軸目はシート流れ方向への延伸であり、2軸目は幅方向への延伸である。本発明のうちのいくつかは、幅方向の延伸の開始前に塗液を基材シートに塗布する場合に好適である。
【００３６】
また、本発明における塗工バーの例としては、ロッドや、ロッドにワイヤーを巻いたワイヤバー、メタリングバー、および、ロッドに溝を切った溝つきバー等の形態のものがある。
【００３７】
また、本発明において、「塗布領域と非塗布領域の境界を含む領域において、厚みの制御のゲインを隣接する領域よりも低くする」とは、基材シート上にコート層を有するシートのそれぞれの層の厚みをダイおよび塗布器で調整することでそれぞれの厚みを制御するに際して、塗布領域と非塗布領域の境界領域付近では、部分的に制御のゲインを下げる、例えばＰＩＤ制御の各係数を制御が弱くなるように変更したり、境界領域に関して基材シートやコート層の厚み測定値そのままを使用するのではなく境界近傍から離れた塗布領域と非塗布領域からの類推からの値を使用して制御したりすることをいう。制御ゲインを弱める程度は、塗布領域および非塗布領域でのシート流れ方向の厚み測定値のばらつきに対して反比例の関係になるようにゲインを設定する方法もある。具体的に、シート流れ方向の基材シートの厚みプロファイルのばらつき（標準偏差）が図１５のように塗布領域７１・非塗布領域７２・境界近傍領域７３でそれぞれ異なった値になっている場合を考えてみる。その際、塗布領域の標準偏差σ（塗布）が７４、非塗布領域の標準偏差σ（非塗布）が７５、境界領域の標準偏差σ（境界）が７５であるとする。それに対して基材シートの厚み制御のそれぞれの領域でのゲイン（例えばＰＩＤ制御の各係数）をゲイン（塗布）、ゲイン（非塗布）、ゲイン（境界）としたとき、下記関係を満たすようにそれぞれのゲインを設定する方法を指す。
【００３８】
ゲイン（塗布）×標準偏差σ（塗布）＝ゲイン（非塗布）×標準偏差σ（非塗布）＝ゲイン（境界）×標準偏差σ（境界）
しかしながら、境界での測定値のばらつきは非常に大きいので、前記方法で決定されるゲイン（境界）を上限として、全く制御をしない制御ゲイン０が下限である。後述のように塗布領域と非塗布領域の境界近傍では厚み測定が正しくできないことが多いので、制御ゲインを０とすることが最も良い。
本発明において、粘度の測定には、レオメーター（レオテック社製  ＲＣ２０）を用いて、実際の塗布と同じ温度および同じせん断速度を用いてＪＩＳＺ８８０３の規格にしたがい測定する。この際、実際の塗布の温度は塗布器での塗液の温度を放射式温度計で測定する。温度を測定するには塗布器の液だまり中央部で測定することが好ましい。一方、せん断速度は真の値を測定することは困難であるので、塗布器でのシートの流れ速度ｖと塗工バーの周速Ｖの向きが逆転している場合は、供給している塗液の流量Ｑと塗布幅Ｌとして、
せん断速度＝Ｌ×ｖ２／（２×Ｑ）［１／ｓ］
として近似的に求められる。また、塗布器でのシートの流れ速度ｖと塗工バーの周速Ｖの向きが同じ方向である場合は、せん断速度は限りなく０に近いため
せん断速度＝０．０１［１／ｓ］
と近似する。  本発明において、「延伸完了後の基材シートおよびコート層のそれぞれの幅方向厚み分布を測定する厚み測定器」とは、基材シートの厚みとコート層の厚みとをそれぞれ測定する別の厚み測定器の集合体であってもよく、ひとつの厚み測定器であって、両者を同時に測定できるように構成されたものであってもよい。また、基材シートとコート層の合計を測定できる測定器とシートの厚みのみまたはコート層の厚みのみを測定できる測定器の集合体であってもよい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、以下に説明するとおり、２軸延伸フィルム等の延伸フィルムの延伸後において、基材シートの厚みに対してコート層の厚みが１％以上のコート層を有するシートを製造するに際して、高精度な厚み制御を行うことができるので、従来には製造し得なかったような高精度の厚みを有する分厚いコート層付きシートが製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の第１の実施形態の例をポリエチレンテレフタレート等の重合体を基材シート材料とし、これをシートとなした後、延伸加工を有するプラスチックフィルムの製造する工程に適用した場合を例にとって、図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図１４は本発明の第１の実施形態であるコート層を有するシートの製造装置全体概略構成を示す図である。
【００４２】
このコート層を有するシートの製造装置は、重合体等の基材シート材料を押し出す押出機３と、押し出された基材シート材料をシート状に成形しつつ吐出するダイ４、上記シート状に成形された基材シート材料（基材シート１）を冷却する冷却ロール５、基材シート１の延伸前にコート層を塗布する塗布装置１３、少なくともシート幅方向に延伸する延伸機２、延伸されたコート層を有するシート１を巻き取る巻取機６を備えている。ダイ４は、シート１の幅方向（図１４の紙面に垂直な方向）に配列された多数の厚み調整手段１０と重合体を吐出する間隙１１を備えている。厚み調整手段１０としては、前述のようにねじ構造を用いて回転させることでボルトを伸縮させる方法やボルトを熱的に伸縮させる方法にてダイの間隙を変えることにより基材シート材料の吐出量を変える方式のダイに配置したボルト、あるいは、ヒーター発生熱を変えることにより、その個所の基材シート材料の粘性を変えて流速を変えることにより吐出量を変えるヒーター方式のどちらを用いることもできる。これらの方法の中でも調整可能な吐出の範囲が大きいボルト方式のほうが好ましい。
【００４３】
塗布装置１３は、バーコート法、ロールコート法、ダイコート法、カーテンコート法など各種方法が用いることができるが、延伸後において、基材となるシート厚みに対して塗布したコート層の厚みが１％を超えるほど厚くコート層を塗布すると同時に、塗布の不安定性から生じる厚みムラが発生しないような塗布装置を用いることが望ましい。これを実現する塗布装置の例を図５に示した。
【００４４】
図５において、基材シート１が紙面の左から右へ搬送されている。また塗液の貯蔵タンク３９からポンプ３７によって配管３４を経てノズル３３より塗液を基材シート１上に供給し、塗工バー４０にてシート幅方向に平滑化させると、塗工バー４０と基材シートの間隙に塗液の液だまり３２が形成される一方で、基材シート１上にコート層４１が形成される。この際、液だまり３２の形状を安定させることがコート層をなるべく均一に塗布するポイントとなる。液だまりが安定しなければ、コート層を基材シートに均一に塗布することは困難である。たとえば、液だまりが小さいときは塗布厚みが薄くなったり、液だまりが大きくなると塗布厚みが厚くなるような厚み変動が起こったりする場合がある。また、場合によっては、液だまりが小さくなりすぎて全く塗布できない箇所が発生することもある。そこで、塗液はノズル３３から直接液だまり３２に供給することも良い方法である。また塗液を塗布する前に帯電器３１を用いて基材シート１を陽極もしくは陰極へ帯電させる一方で、高圧電源３６に接続された塗液帯電装置３５を用いて塗液を基材シートと同極性で帯電させても良い。帯電器３１は、針電極がシートの幅方向に等間隔で複数個並ばせた電極のセットを、シートを挟んで上下に向かい合うように組み合わせたものを１ユニットとして、そのユニットを１個以上設置すれば良い。なお複数個このユニットを設置する場合は、流れ方向に設置位置をずらせばよく、図１５では帯電器３１のユニットを２個設置してある帯電塗布器を図示している。このように基材シートと塗液を同極性で帯電させると両者に作用する斥力で液だまり３２を安定させることができる。
【００４５】
液だまり３２の形状が安定化する場合における基材シートの帯電量は、塗液の帯電量の絶対値が大きければ液だまり３２の形状を安定化するためのクーロン力が必要となるため、塗液の帯電量に比例して大きくなる。本発明者らの知見によれば、塗液の帯電量が、１０−４［Ｃ／ｍ３］程度であれば、基材シートの塗工面の帯電量は、塗工面の背面平衡電位で、１００〜１５０［Ｖ］であることが必要となる。一方、塗液が実質的に無帯電な状態であれば、液溜まり３２の形状を安定化するクーロン力は、ほとんど必要なく、基材シートの帯電量がごく小さくても、液だまり３２の形状を安定化させることが出来る。ここで背面平衡電位とは、反対の面（背面）に接地導体をコート層を有する基材シートの総厚みの２０％または１０μｍのいずれか小さい方よりも近く近接させるか密着させて、上記背面の電荷と等量逆極性の電荷を上記接地導体に誘導させ、これによって上記背面の電位を実質的に０電位とした状態において、表面電位計の測定プローブを、表面側から０．５〜２[ｍｍ]程度までシートに十分近接させた状態で測定した上記表面の電位をいう。
【００４６】
上記の液だまり３２に直接塗液を供給する機構と、塗液および基材シートを同極性に帯電させる機構を採用することで、コート層の平均厚みを基準としてコート層の厚みムラが２０％以内になるコート層を有するシートを製造することができる。
【００４７】
塗布装置１３において、塗布するコート層の厚みを変えるために、基材シートのダイと同様に間隙を幅方向に変更することで厚みを調整する機構を採用しても良いし、図５に示した塗工バーを用いた塗布器の場合は、塗工バー４０をシート１に押し付ける際の押し付け量を調整する機構を採用しても良い。塗工バー４０を基材シート１に押し込み機構の模式図を図１３に示した。図１３において、基材シート１上に塗工バー４０を配することでコート層を塗布している。なお４３は塗工バーを把持する台であり、４４は塗工バーの基材シート１への押し込み量を調整するためのボルトであり、４５は押し込み量を調整する機構を含めて塗工装置全体を支持するための支柱である。この図１３に示した調整機構において、コート層が全体的に厚い／薄い場合は、両方調整ボルト４４の押し込み量を同量だけ変更すれば良いし、コート層の厚み形状が幅方向に傾いているような場合は、それぞれの調整ボルト４４を逆方向に変更すれば良い。なお調整ボルト４４は厚み調整手段１０と同様にねじ構造を用いて回転させることでボルトを伸縮させる方法やボルトを熱的に伸縮させる方法を用いても良い。その他、基材シート１への帯電量を幅方向で変更させることコート層の厚みを制御することも良い方法である。
【００４８】
図１４において、このコート層を有するシートの製造装置はさらに、シートの幅方向に延伸後の基材シートおよびコート層それぞれの厚み分布を測定する延伸後厚み測定器８と、上記厚み分布に基づいて厚み調整手段へ与える操作量を演算するコンピュータ１４と厚み調整手段へ上記操作量を与え、厚み調整手段へ与える上記操作量をコンピュータ１４で演算される毎に更新する制御手段９を備えている。
【００４９】
延伸後厚み測定器８はシート１の厚みをシート幅方向に走査してシートの幅方向の厚み分布を測定するものが一般的であるが、機械的な走査ではなく光学的にシート幅方向に走査するものや、小型の厚さ測定器をシート幅方向に連続的に並べるものなどを用いることもできる。また基材シートの厚みとコート層の厚みを分離して測定するために厚み測定器８には、例えば複数の波長の赤外線等の電磁波の吸収を利用した厚み測定器のうち、特に複数の吸収帯域を用いた厚み測定器を用いることで、基材シートの厚みとコート層の厚みを同時にそれぞれ分離して測定することができる。また基材シートとコート層のそれぞれ合計の厚みをβ線やＸ線の厚み測定器の吸収を用いて測定し、コート層の厚みを可視光や赤外光の干渉を利用したものの厚み測定器を用いて測定し、両者から差分演算することで基材シートの厚みを算出することもできる。しかしながら、基材シートとコート層の厚みを演算するのに、異なる原理の厚み測定器を用いると、測定位置が厳密には同じにならないことから、誤差の要因になりうるため、複数の波長の赤外線等の電磁波の吸収式厚み測定器を用いることが望ましい。
【００５０】
制御手段９は、上記コート層を有するシート１の中で製品部となる塗布している部分(塗布領域)だけでなく、塗布していない部分(非塗布領域)も制御するよう設定する。ここで非塗布領域は特許文献２の中に開示されているように、塗布したシートを横延伸機２にてシート両端部をクリップにて把持するために必要となっている。塗布領域だけでなく非塗布領域も制御するように設定することによって、塗布時の基材シート形状を一定に保つために塗液を安定に塗布できる。なぜなら塗布後に延伸する際に、非塗布領域の厚みが幅方向端部の両コート部分で異なる場合、延伸ムラを引き起こし、結果として基材シートおよびコート層の厚みムラを発生させることとなるからである。また最悪の場合、延伸ムラに起因して延伸器内でのシート破れにも繋がるため、非塗布領域も厚みを制御するように設定する。
【００５１】
この際、塗布領域と非塗布領域の境界位置は製膜に伴って幅方向に変動するだけでなく、境界位置においてシート表面近傍の塗液の形状が急峻な傾斜をなすために測定のための光線の方向が偏向すること、さらに、厚み測定器の測定円の測定径が有限の大きさを有するために境界位置をまたがる測定円では厚みが精度良く測定できないことが多い。このように精度良く測定できない現象が生じるのは、赤外光や可視光等の電磁波の干渉現象や吸収の原理を用いた厚み測定器などで特に顕著である。そのため、塗液塗布領域と非塗布領域の境界近傍で制御のゲインを弱めることが望ましい。境界部分で厚み測定値のばらつきが大きいのみならば、厚み測定値のばらつきに反比例するように制御のゲインを設定しても良い。しかしながら、境界部分では厚み測定値のばらつきが大きいだけでなく、測定値の絶対値も不正確なことが多いため、制御のゲインを０とし、制御において上記測定値を無視することが望ましい。制御のゲインを弱める領域の大きさは、境界の変動の大きさと厚み測定器の測定径を考慮し、境界が変動したとしても厚み測定器に境界の情報が入らないように設定することが望ましい。例えば、基材シートあるいはコート層の厚み制御を実施する前に境界の位置と変動の大きさを測定しておき、測定した境界の平均位置を中心として変動の大きさに厚み測定器の測定範囲の直径を加算しさらに適当なマージンを加算した幅の領域を制御のゲインを弱める領域として設定することもできる。また厚み測定器にて測定した結果を元に厚みが急激に変化する領域が入らないように制御のゲインを弱める領域を設定することも望ましい方法である。例えば、図１５に図示したように流れ方向の厚み測定値の標準偏差が大きい領域から境界領域７３を決定しても良い。
【００５２】
次に制御手段９は、基材シートおよびコート層のそれぞれの厚み測定値と同じくそれぞれの目標厚み値との差値に基づいて、厚み調整手段１０に与える操作量を演算し、演算した操作量を厚み調整手段１０に加えるとともに、塗布器１３にて塗布厚みを調整する操作量を演算し、塗布器を操作する。塗布器の操作はＰＩＤ制御等でフィードバック制御を実施しても良いし、２〜３時間に１回の頻度でコート層の厚みプロファイルをモニタリングして厚みムラがあるときのみ塗布器を調整する方法をとっても良い。また、厚み調整手段１０と塗布器１３の操作による基材シートとコート層のそれぞれの厚み変化は、互いに独立に変化するのではなく、相互干渉することもある。すなわち、厚み調整手段１０にて基材シートの厚みを変化させようとしたときに、基材シートの厚みだけではなく、コート層の厚みも変化することがある。また逆に塗布器１３にてコート層の厚みを変化させようとしたときに、コート層の厚みだけでなく、基材シートの厚みが変化することも当然ある。そのため、相互作用を考えた上で、それぞれの基材シートとコート層の厚み測定値の両方から、厚み調整手段１０および塗布器１３に加える操作量を両方同時に求める方法も良い方法である。数式的にはそれぞれの影響を次のように行列で表し、逆行列を用いて操作量を演算すれば良い。
【００５３】
【数１】
2008036596.tif 000003
【００５４】
ここで、Ａはダイ４のそれぞれの厚み調整手段１０への操作量が基材シートの厚みに与える影響、Ｂは塗布器１３に加える操作量が基材シート厚みに与える影響、Ｃはダイ４のそれぞれの厚み調整手段１０への操作量がコート層厚みに与える影響、Ｄは塗布器１３に加える操作量がコート層厚みに与える影響を意味する。
【００５５】
また制御手段９が操作量を演算する際には、上記シート１の基材シートおよびコート層のそれぞれの厚み測定値と目標厚み値との差である偏差データに対してフィルタ処理等の変換処理を行うことが好ましい。フィルタ処理としては、シートの幅方向に移動平均処理する幅方向のフィルタ処理や、過去の偏差データとの間で時間的な重み付き平均を含む、平均化処理する時間方向のフィルタ処理などを用いることができる。ここで重み付き平均とは、直近の測定値に対して時間を経過した古い測定値ほど重みを小さくして平均化することをいい、例えば次のような平均化処理がある。最新の測定値に対する重みをａとして、ａ＝０．１とした時の指数形状をした時間的重み付き平均処理における過去の測定値に対する重みを図６に図示した。最新の測定値への重みから順々に０．９倍ずつ重みが小さくなっていることがわかる。これらのフィルタ処理をすることにより、厚み測定値に重畳している流れ方向厚みムラの影響を減らすことができる。通常のコート層を持たないシートに比べて、複数の層を測定するために流れ方向の厚みムラが大きくなる傾向にある。そのためコート層を持たないシートを製造する際よりも、より平滑化の程度が大きいフィルタを適用する方が良い場合がある。
【００５６】
さらに制御手段９は、上記のフィルタ処理ずみの、基材シートに関しては厚み調整手段１０の数に、コート層に関しては調整ボルト４４の個数だけ間引いた偏差データに基づいて操作量を算出し、厚み調整手段１０を制御する。データの間引き方法について例を用いて説明すると、後述するように本実施例で用いた図１３の塗布器の場合は、コート層の厚みを調整するための調整ボルト４４は２本のみである。そのためコート層の厚みプロファイルを２点で表すようにデータを間引いても良い。一方で基材シートの厚み調整手段１０は後述する本実施例の場合４１本のダイ４を使用したので、測定された基材シートの厚みプロファイルを４１点で表すようにデータを間引いても良い。制御方法は、ＰＩＤ制御や数学的モデルを利用した現代制御を用いることができる。
【００５７】
上記シートの製造装置において、各厚み調整手段と各厚み測定位置との対応関係はおよそわかっているが、精度よくシートの厚みを制御するには、前記対応関係を常に精度よく推定し、その対応関係を用いて厚みを制御することが望ましい。対応関係を求める方法として、次のような方法を用いることも好ましい形態の一つである。すなわち、塗布装置８にて塗布する領域の境界と、延伸後の厚み測定器において厚みが急激に変化する塗布境界が対応関係にあることを用いる。塗布装置での各厚み調整手段との対応関係は、幅方向の延伸がないためにほぼ幾何学的な対応を用いることができる。前記方法を制御開始前に目視にて塗布直後での塗布の境界と延伸後での塗布境界から、制御に使用する各厚み調整手段を幾何学的に設定しても良い。また製品製膜中にオンラインで塗布装置での塗布の境界位置を検出するセンサを設置し、前記方法と同様に幾何学的に対応位置を推定することも好ましい。
【００５８】
また、図４は、本発明の第２の実施形態の例として、延伸後厚み測定器８を基材シートとコート層のそれぞれ合計の厚みをβ線やＸ線、赤外線の厚み測定器の吸収を用いて測定する一般的な厚み測定器を使用すると同時に、同じくβ線やＸ線、赤外線の厚み測定器の吸収を用いて測定する一般的な厚み測定器を延伸前の厚み測定器１５として併用する形態を示している。本発明の第１の実施形態（図１４参照）と比べて延伸前厚み測定器１５が付与している点、延伸後の厚み測定器８が図１４では基材シートおよびコート層の厚みを測定しているのに対して図４では総厚みのみを測定している点が異なっている。この方法では、延伸後のコート層の厚みは、延伸後の基材シートの厚みが延伸前の厚み制御によって安定に既知の値に制御されているものとして、基材シートおよびコート層の厚みの合計から上記既知の値を差し引くことで推定する。
【００５９】
本来であれば、延伸後の厚み測定器での測定は製品となる基材シートおよびコート層の厚みを保証するため、複数の層を有するシートでは分離測定可能な厚み測定器を用いる方がより良いが、基材シート材料とコート層の材料の間で赤外の吸収特性が類似している場合には赤外の吸収を用いた厚み測定器を使用することはできない。また基材シートにコート層の塗液が浸透することで基材シートとコート層の境界がはっきりとしない場合や、シート面内の微小領域で基材シートとコート層の境界面が凹凸を持つような場合は、干渉の原理を用いた厚み測定器を使用することができない。これらの厚み測定の限界から、延伸後の厚み測定器にて基材シートとコート層のそれぞれの厚みを分離測定できないこともある。その場合、まず塗布装置にて塗液を塗布せずに基材シートのみを製膜し、延伸後の基材シート厚み制御を実施しておく。基材シートの厚みムラが予め定めた所定の厚みムラ未満になったときの延伸前の厚み測定器の厚み測定値を基準厚みプロファイルとして記憶し、延伸前の厚み測定値が基準厚みプロファイルとなるように基材シートを制御する。次に塗布装置にて塗布を開始し、結果として出力される基材シートとコート層それぞれの合計の厚み測定値をコート層の厚み制御へ用いることもできる。しかし、本実施の形態は、シート幅方向を延伸する延伸機での挙動が安定していることを前提としているため、２４時間以内といった短時間内の製膜であれば問題ないが、２４時間以上といった長時間にわたって連続する製膜に本実施の形態を実施することは望ましくない。その場合は、２４時間製膜後に、一度塗布装置での塗布を停止した後に、基材シートのみの厚み制御を３０分から１時間程度実施した後に、再度塗布装置での塗布を開始すれば良い。
【実施例】
【００６０】
［実施例１］
以下に上述の第1の実施形態をコート層を有するシートの製造工程に適用した実施例を示す。  
【００６１】
図１４に示すコート層を有するシートの製造装置を用いて、厚み１２５μｍのディスプレイ用光学フィルムの２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを製造した。厚み調整手段１０としてはカートリッジヒーターを内蔵したボルトを熱的に膨張収縮させて間隙１１を調整するヒートボルト方式を用いた。厚み調整手段は２５ｍｍ間隔で幅方向に４１本設置したダイを用いた。縦延伸機１２では複数のロールの周速差を利用してシート流れ方向に３．０倍に延伸した。塗布装置でのシートの流れ方向速度が２５ｍ／分で幅１０００ｍｍとした。塗布装置には前述した図５に記載した塗布装置を用いた。ポンプ３７としては塗液を定量吐出するダイヤフラムポンプ（株式会社タクミナ製、脈動率３．５％以下）を用いた。吐出ノズル３３からの塗液の吐出量は、０．２４ｍ３／分とした。配管３４には、塗液の温度を調整し、粘度を所望の値にするための温調器を介在させた。塗工バー４０としては、直径１９ｍｍ、長さ１２００ｍｍのバーに、直径０．３５６ｍｍのワイヤーを隙間なく巻きつけた塗工バーを用いた。塗工バー４０は、その軸方向が基材シートの幅方向となるように、また、基材シートをシート法線方向に押し下げる状態で設けた。塗液の塗布幅は３８０ｍｍで塗布した。延伸機２ではクリップにてシート端部を把持し、幅方向のクリップ間隔を広げることでシート幅方向に３．６倍延伸した。使用した塗液の種類と物性値は、次の通りである。
【００６２】
塗液中の固形分濃度が３重量％のアクリルエマルジョン
塗液の電気抵抗値：１０９［Ω・ｃｍ］
塗液の表面張力：５０［ｍＮ／ｍ］
塗液の粘度：０．９［Ｐ・ｓ］、ただし、塗液の温度３５度±２、せん断速度０．０１〜０．１［１／ｓ］における値
コート層の厚みは延伸完了後に７μｍ程度の厚みとなった。厚み測定器８としては波長が１．８μｍから４．０μｍの中から適切な６帯域でのそれぞれの赤外線の吸収量から２層のそれぞれの厚みを演算する赤外線厚み測定器を用いて、シート幅方向に走査しながらシートの幅方向厚み分布を測定した。また、厚み測定器８がシートの幅方向１回を走査するごとにＰＩＤ制御を用いて基材シートの厚み制御を行った。またコート層の厚み調整は、塗布を開始してから３０分が経過し、塗布装置などの製膜工程が安定した後に、測定したコート厚みプロファイルを元に、図１３に記載の押し込み量調整ボルト４４を幅方向の両端部でシートに押し下げる移動量を手動にて変化させることで実施した。フィルムを帯電させるためにシート帯電装置３１として複数の電極が対向した帯電器を用いた。電極がシートの幅方向に平行になるようにシートを挟んで設置した。帯電ユニットの数は２個とした。それぞれの電極のシート幅方向間隔は３５［ｍｍ］とし、シート流れ方向の電極の間隔は５５［ｍｍ］とした。それぞれの電極に接続する電源には直流電源を用い、向かい合う電極間で逆極性になるよう接続した。直流電源としては、脈動率が５％以下のものを用いた。２つのユニットの電源には電圧６．０［ｋＶ］の電圧を印加した。また塗液の帯電極性は正極性となるように塗液帯電装置３６に電圧を印加した。
【００６３】
前記赤外線厚さ計を用いてシート中央でのコート層の厚みを測定したところ、平均コート厚みに対して厚みムラは６％程度となり、安定に塗布できていることを確認した。ここで厚みムラとは、１分間製膜したとき、すなわち流れ方向に２５ｍのシートにおける厚みの最大値と最小値の差である。
【００６４】
基材シートやコート層の厚みプロファイルに対して流れ方向厚みムラの影響を減らすために、前述した重み付けフィルタ処理を適用した。最新の測定値に対する重みを０．１とした。この場合、最新の一つ前の測定値に対する重みは０．０９、その前は０．０８１である。
【００６５】
各厚み調整手段と厚み測定器８位置での幅方向位置との対応関係を決定するために、製品製膜前に次のようなオフラインテストを実施した。ダイ４と塗布装置１３と厚み測定器8でのそれぞれの対応関係を図７に図示して説明する。まずダイ４の複数の厚み調整手段２１ａ〜２１fに対応する位置に治具を用いて基材シート上にスジ状のケガキ線を付けて、塗布装置１３および厚み測定器８にて目視確認することで、塗布直後での厚み調整手段の対応位置２３ａ〜２３ｆを、厚み測定器８での厚み調整手段の対応位置２２ａ〜２２ｆを求めた。また厚み測定器８での厚み調整手段の対応位置２２ａ〜２２ｆから、延伸完了後の塗布領域と非塗布領域でのそれぞれにおける平均横延伸倍率を求めた。その結果、塗布領域では平均横延伸倍率は３．６８倍であるのに対して、非塗布領域（エッジ部を除く）では３．５５倍であった。以上のオフラインテストを実施後、製品製膜時には塗布直後および延伸完了後の塗布領域と非塗布領域の境界位置を、それぞれ、シートの鉛直上位置から１次元のラインセンサ１６にてシートの鉛直下位置にある蛍光灯の光源近くを撮影し、得られた画像から輝度の変化が大きい境界部分を画像処理にて抽出し、塗布境界位置を常時測定した。図７において、厚み測定器８での塗布境界位置は２５ａと２５ｂであり、塗布装置での塗布境界位置は２６ａと２６ｂである。なお測定した塗布境界位置の所定時間、ここでは１０分間平均した測定値を現在の塗布境界位置とした。予めオフラインテストで求めておいた塗布装置１３での厚み調整手段対応位置２３ａ〜２３ｆと、ラインセンサカメラにて測定した塗布直後および延伸完了後の塗布境界位置２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂから、厚み測定器８での塗布部分の対応位置２２ｃ〜２２ｄを幾何学演算で求めた。具体的には、ダイ４での２１ｃと２１ｄと延伸後の厚み測定器８での対応位置２２ｃと２２ｄの対応から厚み測定器８での塗布範囲内（２５ａ〜２５ｂ）は内挿および外挿することで対応位置を求めた。また厚み測定器８での非塗布領域の対応２２ａ、２２ｂ、２２ｅ、２２ｆはオフラインテストで求めた非塗布部分での平均横延伸倍率と厚み測定器８での塗布境界位置２５ａ、２５ｂから線形演算することで厚み調整手段対応位置を決定した。塗布によるコート層の形成においては、塗布幅が変動することも多いために所定時間に１回、ここでは１０分間に１回、基材シートの厚み制御に用いる厚み調整手段の対応位置を更新した。
【００６６】
基材シートの厚み制御範囲としては、塗布境界２５ａ〜２５ｂ間にある塗布領域が１４００ｍｍあったのに対して、厚み測定器８での厚み調整手段１個あたりの間隔９２ｍｍ、使用した赤外線厚み測定器の測定円の測定径が直径で１０ｍｍ、塗布境界２５ａおよび２５ｂの１０分間の平均位置を連続的に測定した結果の変動の大きさ５０ｍｍであったことから塗布境界２５ａ、２５ｂを中心として１６０ｍｍの幅の領域を制御のゲインをゼロとして測定値を無視する非制御領域としたとした。すなわち非制御領域を対応位置として含む厚み調整手段２本もしくは３本を制御しなかった。
【００６７】
上記の条件でシートの製造方法に適用した結果得られた、基材シートの厚みプロファイルとコート層の厚みプロファイルを図８に示した。図８において、厚み制御前の基材シートの厚みプロファイルが５０ａ、コート層の厚みプロファイルが５０ｂ、厚み制御を適用して３時間が経過後の基材シートの厚みプロファイルが５１ａ、コート層の厚みプロファイルが５１ｂである。前述したとおりコート層の厚みの調整に関しては、厚み制御を適用してから３０分経過後に塗布装置を調整したのみである。これらの厚みプロファイルは赤外線厚み測定器の出力であり、塗布境界で基材シート及びコート層の厚みのどちらも正しく測定できなかった。しかし、塗布境界以外では基材シートおよびコート層のどちらの厚みもフラットに制御できた。
［比較例１］
比較のために、実施例１での基材シートの厚み制御範囲を塗布領域のみにした時の厚み制御結果を図９に示した。なお塗布境界位置近傍は実施例１と同様に制御はしなかった。図９において、厚み制御前の基材シートの厚みプロファイルが５２ａ、コート層の厚みプロファイルが５２ｂ、厚み制御を適用して３時間以上経過した後の基材シートの厚みプロファイルが５３ａ、コート層の厚みプロファイルが５３ｂである。基材シートにおける塗布部分は厚みプロファイルがフラットに制御できているが、制御をしていない非塗布領域で大きな厚みムラが残った。その厚みムラに起因して、塗布装置が正常に動作せず、中央位置でコート層が徐々に薄くなっており、特に中央部では「塗布抜け」というコート層が全くない欠点まで生じることがあった。
［実施例２］
以下に上述の第２の実施形態をシートの製造工程に適用した実施例を示す。
【００６８】
延伸後の厚み測定器および延伸前の厚み測定器にβ線の吸収の原理を用いた厚み測定器を適用した。その他は、実施例１と同様の装置を用いた。
【００６９】
まず塗布開始前に基材シートのみで延伸完了後にフラットな厚みプロファイルになるようにＰＩＤ制御にて厚み調整手段を操作し、１時間製膜した。１時間製膜後に一度ＰＩＤ制御をＯＦＦにした。その時点での延伸前の厚み測定器で測定した基材シート厚みプロファイルを目標とするプロファイルとしてＰＩＤ制御を実施した。その際の、延伸前の基材シートにおける厚み調整手段の対応位置は実施例１と同様な方法でスジ状のケガキ線を付けることで目視確認した。次に塗布装置にて塗布を開始した。塗布を開始し３０分経過後、延伸後のβ線厚み測定器で得られた基材シートとコート層の総和の厚みプロファイルから、塗布領域において傾きがなくなるように塗布装置を調整し、コート層の厚み制御を実施した。基材シートとコート層の総和の厚みプロファイルの測定結果を図１０に示した。図１０において、塗布開始後３０分経過後に塗布装置を調整する直前の延伸後厚みプロファイルが５４、塗布装置調整後さらに３０分経過後の延伸後厚みプロファイルが５５である。塗布装置を調整する前は基材シートおよびコート層の合計の厚みが傾いていた。すなわち塗布開始前までには基材シートをフラットに制御していたことからコート層の厚みが傾いていたと推定できる。それに対して、延伸後の厚みプロファイルを見ながら塗布装置を調整することで、基材シートおよびコート層の合計の厚みプロファイル、すなわち近似的にはコート層の厚みプロファイルをフラットにすることができた。また、非塗布領域を含めて延伸前の基材シートの厚みプロファイルを制御したために、比較例１で発生したような塗布欠点は発生しなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、コート層を有するプラスチックフィルムの製造に限らず、紙の製造や金属箔の製造などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】従来のフィルム製膜プロセスの概略説明図である。
【図２】図１に示すダイの要部拡大斜視図である。
【図３】ダイでの厚み調整手段の位置と延伸後の厚み測定器での対応位置との関係を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるフィルム製膜プロセスの概略説明図である。
【図５】本発明の実施形態における塗布装置の概略説明図である。
【図６】本発明の一実施形態における、測定した厚みプロファイルを平滑化するために用いる時間的な重み付き平均化処理をする各測定値への重みの例である。
【図７】ダイでの厚み調整手段の位置、塗布装置での対応位置、延伸後の厚み測定器での対応位置および塗布境界部との関係を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態における実施結果である基材シートおよびコート層の厚み制御結果を示す図である。
【図９】本発明の比較例における基材シートおよびコート層の厚み制御結果を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態における実施結果である基材シートおよびコート層の厚み制御結果を示す図である。
【図１１Ａ】従来技術の基材シートとコート層の厚みの関係および基材シートとコート層の幅方向の幅の関係を示すシート断面図である。
【図１１Ｂ】従来技術の基材シートとコート層の厚みの関係および基材シートとコート層の幅方向の幅の関係を示すシート断面図である。
【図１１Ｃ】本発明の一実施形態における基材シートとコート層の厚みの関係および基材シートとコート層の幅方向の幅の関係を示すシート断面図である。
【図１１Ｄ】本発明の一実施形態における基材シートとコート層の幅方向の幅の関係を示すシート平面図である。
【図１２】塗布器を持たない従来のフィルム製膜プロセスの概略説明図である。
【図１３】本発明の一実施の形態における塗布器の厚み調整機構を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態におけるフィルム製膜プロセスの概略説明図である。
【図１５】厚み測定器８でそれぞれのシート幅方向で基材シート厚みを測定した際の、シート流れ方向の厚み測定値の標準偏差を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  ：シート（フィルム）
２  ：延伸機
３  ：押出機
４  ：ダイ
５  ：冷却ロール
６  ：巻取機
７  ：搬送ロール
８  ：厚み測定器
９  ：制御手段
１０：厚み調整手段
１１：間隙
１２：縦延伸機
１３：塗布装置
１４：厚み演算装置
１５：延伸前厚み測定器
１６：塗布端部検出用カメラ
２０ａ〜２０ｄ：延伸前の厚み測定位置での厚み調整手段の対応位置
２１ａ〜２１ｆ：ダイ４での厚み調整手段の対応位置
２２ａ〜２２ｆｄ：厚み測定器８の位置での厚み調整手段の対応位置
２３ａ〜２３ｆ：塗布装置１３の位置での厚み調整手段の対応位置
２４ａ、２４ｂ：塗布境界部に対応するダイ４での対応位置
２５ａ、２５ｂ：厚み測定器８での塗布境界位置
２６ａ、２６ｂ：塗布装置１３での塗布境界位置
３１：帯電器
３２：液だまり
３３：ノズル
３４：配管
３５：塗液帯電装置
３６：高圧電源
３７：ポンプ
３８：塗液
３９：貯蔵タンク
４０：塗工バー
４１：コート層
４２：バックアップロール
４３：塗工バーを把持する台
４４：調整ボルト
４５：塗工装置全体を支持するための支柱
５０a：実施例１における制御前の基材シートの厚みプロファイル
５０ｂ：実施例１における制御前のコート層の厚みプロファイル
５１a：実施例１における制御後の基材シートの厚みプロファイル
５１ｂ：実施例１における制御後のコート層の厚みプロファイル
５２a：比較例１における制御前の基材シートの厚みプロファイル
５２ｂ：比較例１における制御前のコート層の厚みプロファイル
５３a：比較例１における制御後の基材シートの厚みプロファイル
５３ｂ：比較例１における制御後のコート層の厚みプロファイル
５４：実施例２における制御前の基材シートとコート層の合計の厚みプロファイル
５５：実施例２における制御後の基材シートのコート層の合計の厚みプロファイル
６０ａ：従来技術（特許文献１）によって得られる製品のコート層部分
６０ｂ：従来技術（例えば特許文献２）によって得られる製品のコート層部分
６０ｃ：本発明によって得られる製品のコート層部分
６１ａ：従来技術（特許文献１）によって得られる製品の基材シート部分
６１ｂ：従来技術（例えば特許文献２）によって得られる製品の基材シート部分
６１ｃ：本発明によって得られる製品の基材シート部分
７１：塗布領域
７２：非塗布領域
７３：塗布と非塗布の境界領域
７４：塗布領域での基材シート厚み測定値の標準偏差
７５：非塗布領域での基材シート厚み測定値の標準偏差
７６：境界領域での基材シート厚み測定値の標準偏差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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