(57)【要約】【解決課題】静電印加法を利用し、均一性に優れた熱可塑性合成樹脂フィルムをより高速で製造することができる方法および装置を提供する。【解決手段】電気絶縁性のフィルムをそのフイルムの幅よりも広幅のロールに接触させながら搬送する際に、ロールに対向して、放電によりフィルムに静電荷を付与する主電極と、主電極からの放電を促進する補助電極とを設け、かつ、フイルムが存在しないロール端部において主電極と補助電極との間のみを電気的に絶縁する。【選択図】　図２
2004090510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性のフィルムをそのフイルムの幅よりも広幅のロールに接触させながら搬送する際に、ロールに対向して、放電によりフィルムに静電荷を付与する主電極と、主電極からの放電を促進する補助電極とを設け、かつ、フイルムが存在しないロール端部において主電極と補助電極との間のみを電気的に絶縁することを特徴とするフィルムの製造方法。
【請求項２】
スリットダイからフィルム状に吐出される溶融熱可塑性樹脂をキャスティングドラムを用いて冷却固化してフィルムとするとともに次工程に搬送す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。
【請求項３】
搬送される電気絶縁性のフィルムの幅よりも広幅のロールと、そのロールに対向して設けた、放電によりフィルムに静電荷を付与する主電極と、この主電極に対向して設けた、主電極からの放電を促進する補助電極と、フイルムが存在しないロール端部において主電極と補助電極との間のみを電気的に絶縁する絶縁体とを備えていることを特徴とするフィルムの製造装置。
【請求項４】
ロールがキャスティングドラムであることを特徴とする請求項３に記載のフィルムの製造装置。
【請求項５】
主電極がブレード電極であることを特徴とする請求項３に記載のフィルムの製造装置。
【請求項６】
絶縁体の体積抵抗率が補助電極のそれよりも大きいことを特徴とする請求項３に記載のフィルムの製造装置。
【請求項７】
絶縁体をロールの幅方向において移動自在に設けたことを特徴とする請求項３に記載のフィルムの製造装置。
【請求項８】
請求項１もしくは２に記載のフィルムの製造方法または請求項３〜７のいずれかに記載のフィルムの製造装置を用いて製造されたフィルム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電印加法を利用して電気絶縁性のフィルムを製造する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
合成樹脂フィルムの製造工程においては、スリットダイからフィルム状に吐出される溶融熱可塑性樹脂をキャスティングドラムを用いて冷却固化してフィルムとするとともに、次の延伸工程に搬送する。すなわち、キャスティングドラムは、フィルムの成形ロールとしての機能と搬送ロールとしての機能を兼ね備えている。合成樹脂フィルムの製造工程では、これ以外にも、延伸工程、スリット工程、その他の工程で多くの搬送ロールが使われている。
【０００３】
ところで、搬送ロールを用いて合成樹脂フィルムを搬送する場合、ロールにフィルムが十分に密着するようにすることが重要である。特に、スリットダイから溶融熱可塑性樹脂をキャスティングドラム上に押し出し、冷却固化してフィルムとするとともに搬送する場合、フィルムとキャスティングドラムとの間に空気が抱き込まれると、フィルムに厚み斑を生じたり、抱き込まれた空気が気泡となって残存したり表面に表れたりして製品欠陥を生ずる。そのため、キャスティングドラムの、フィルム状の溶融熱可塑性樹脂が着地する部位付近に対向してキャスティングドラムの幅方向（回転軸方向）に延びるワイヤ電極を設け、このワイヤ電極の放電によりキャスティングドラム上のフィルムに静電荷を付与し、もってフィルムを静電気的にキャスティングドラムに密着させるようにしている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特公平４−６０８１２号公報
この方法は静電印加法と呼ばれ、キャスティングドラムへのフィルムの密着力を上げ、上述した製品欠陥が生じないようにするために有効な方法であるが、生産性を向上させようとしてさらに速度を上げると、やはりフィルムとキャスティングドラムとの間に空気が抱き込まれるようになる。一方、密着力を上げ、空気が抱き込まれないようにしようとしてワイヤ電極への印加電圧を高くしたり、ワイヤ電極をフィルムに近づけたりすると、キャスティングドラムはフィルム幅よりも広幅であるためにフィルムが存在していない両端部でワイヤ電極とキャスティングドラムとの間で火花放電を生じたり、フィルムが絶縁破壊したりするようになる。
【０００５】
キャスティングドラムの両端部での火花放電を防止するために、ワイヤ電極の両端部を電気絶縁体で被覆してワイヤ電極とキャスティングドラムとの間を電気的に絶縁し、ワイヤ電極による放電の幅をフィルムの幅よりもやや小さくすることも提案されている。しかしながら、そうすると、絶縁体に邪魔されてワイヤ電極をフィルムに近づけることができなくなる。また、絶縁体の先端部に電界が集中してフイルムの両端縁部により多くの電荷が付与されるようになるためその両端縁部で密着力が高くなり、増速に伴って抱き込まれた空気が逃げ出せなくなって端縁から数十ｍｍ付近で気泡となって表面に表れたりする。
【０００６】
ワイヤ電極に代えて、ブレード電極を用いることも提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献２】
特開平１０−３１５３０６号公報
ブレード電極は、ワイヤ電極にくらべて電極付近の電界密度を高くできるので、フィルムのキャスティングドラムへの密着力を高くできる。そのため、ある程度の高速化が可能となる。しかしながら、ブレード電極はワイヤー電極にくらべて印加電圧を高くする必要があるため、上述した問題の解決には十分でない。
【０００８】
別の方法として、主電極の後方に補助電極を設け、主電極からの放電を促進することも提案されている（たとえば、特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献３】
特公昭６１−１９４１５号公報
この方法によれば、補助電極により主電極からの放電が促進され、密着力を向上できるものの、フィルムの両端縁部における上述した火花放電の問題や気泡の発生による問題は依然として解消できない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述した従来の技術の上記問題点を解決し、静電印加法を利用するフィルムの製造において、均一性に優れたフィルムをより高速で製造することができる方法および装置を提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電気絶縁性のフィルムをそのフイルムの幅よりも広幅のロールに接触させながら搬送する際に、ロールに対向して、フィルムに静電荷を付与する主電極と、主電極からの放電を促進する補助電極とを設け、かつ、フイルムが存在しないロール端部において主電極と補助電極との間のみを電気的に絶縁することを特徴とするフィルムの製造方法を提供する。
【００１２】
また、本発明は、搬送される電気絶縁性のフィルムの幅よりも広幅のロールと、そのロールに対向して設けた、フィルムに静電荷を付与する主電極と、この主電極に対向して設けた、主電極からの放電を促進する補助電極と、フイルムが存在しないロール端部において主電極と補助電極との間のみを電気的に絶縁する絶縁体とを備えていることを特徴とするフィルムの製造装置を提供する。
【００１３】
上記において、電気絶縁性のフィルムは、最も典型的には、熱可塑性合成樹脂からなる。たとえば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレン−２、６−ナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ−１、４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレンα、β−ビス（２−クロルフェノキシ）エタン４、４−ジカルボキシレート等のポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ４−メチルペンテン−１等のポリオレフィン類、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２等のポリアミド類、その他ポリイミド類、ポリスルホン類、ポリスチレン類、ポリビニル類、ポリエステルエーテル類、ポリカーボネート類、ポリエステルカーボネート類、ポリエーテルスルホン類、ポリエーテルイミド類、ポリフェニレンスルフィド類からなるフィルムである。もちろん、これらの熱可塑性樹脂の混合物や共重合物であってもよい。また、各種の添加剤、たとえば帯電防止剤や、耐候剤や、無機または有機の粒子や、ワックス等の滑剤や、顔料を含むものであってもよい。
【００１４】
また、ロールは、スリットダイからフィルム状に吐出される溶融熱可塑性樹脂を冷却固化してフィルムとなすとともに次工程に搬送するキャスティングドラムであるのが好ましいが、延伸工程やスリット工程、その他の工程で搬送のために使用されるロールであってもよい。
【００１５】
主電極は、ワイヤ電極、ブレード電極等、どのようなものであってもよいが、電極付近の電界密度を高くできるブレード電極であるのが好ましい。また、絶縁体は、体積抵抗率が補助電極のそれよりも大きいものであるのが好ましいし、ロールの幅方向（回転軸方向）において移動自在に設けるのも好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１および図２において、スリットダイ１からフイルム状に吐出される溶融熱可塑性樹脂は、矢印方向に回転しているキャスティングドラム２上に着地し、そのキャスティングドラム２で冷却固化されてフィルムＦとなる。図２に示すように、キャスティングドラム２の幅（回転軸方向の長さ）はフィルムＦの幅よりも広く、キャスティングドラム２の両端部にはフィルムＦが存在していない部分が存在している。フィルムＦは、キャスティングドラム２によって、次工程、たとえば延伸工程に送られ、縦方向および／または横方向に逐次または同時に延伸され、最終製品となる。
【００１７】
キャスティングドラム２の上方には、そのキャスティングドラム２の、スリットダイ１からフィルム状に吐出される溶融熱可塑性樹脂が着地する部位の付近に対向して、フィルムＦに静電荷を付与する主電極３と、この主電極３からの放電を促進する馬蹄形の補助電極５とが設けられている。これら主電極３と補助電極５は、図２に示すようにキャスティングドラム２の幅方向に延在している。
【００１８】
また、主電極３と補助電極５との間には、キャスティングドラム２の、フィ
ルムＦが存在していない両端部においてそれら主電極３と補助電極５との間を電気的に絶縁する絶縁体４が設けられている。絶縁体４は、主電極３と補助電極５との間のみに介在してそれら主電極３と補助電極５との間を電気的に絶縁しており、主電極３とキャスティングドラム２との間には絶縁体は存在していない。
【００１９】
絶縁体４は、図３に示すように長さ方向に延びる凸条４ａを有し、その凸条４ａが補助電極５の内壁に設けた凹条５ａに嵌合されることで、矢印で示すようにキャスティングドラム２の幅方向に移動自在に構成されている。
【００２０】
さて、キャスティングドラム２上のフィルムＦは、主電極３と補助電極５との共同作用によって付与される静電荷によってキャスティングドラム２に密着しながら搬送される。このとき、キャスティングドラム２の、絶縁体４が介在していない中央部においては、補助電極５の作用によって低い印加電圧でも静電荷の付与効率を高くできるのでフィルムＦに十分な静電荷を付与することができ、キャスティングドラム２への高い密着力が得られるようになる。一方、キャスティングドラム２の、フィルムＦが存在していない両端部においては、主電極３と補助電極５との間に絶縁体４が介在せしめられているために補助電極５による主電極３からの放電を促進する作用が低くなる。そのため、主電極３とキャスティングドラム２との間を電気的に絶縁しなくても、中央部と同じ電圧では放電しにくくなる。このように、キャスティングドラム２の、フィルムＦが存在していない両端部において主電極３と補助電極５との間を電気的に絶縁することで、キャスティングドラム２への密着力を損なうことなくその両端部の部分を主電極３とキャスティングドラム２との間の絶縁破壊電圧以下の電圧とすることができ、上述した火花放電の問題や絶縁体の先端部に電界が集中することによる空気の抱き込みによる問題を防止することができるようになり、均一性に優れたフィルムをより高速で製造することができるようになる。
【００２１】
上記において、主電極は導電性の金属やカーボン等からなる。形態は、ワイヤ電極であってもよく、ブレード電極であってもよいが、ブレード電極であるのが好ましい。すなわち、上述したように、ブレード電極は高速化に有利ではあるものの火花放電やフィルムの両端縁部における空気の抱き込みによる問題を生じやすく、その有効性を十分に発揮することができなかったが、本発明によれば、主電極への印加電圧を大幅に下げても十分な密着力を得ることができ、キャスティングドラムの両端部における電界密度を下げた状態で静電荷を付与することができるため、火花放電による問題を防止しつつ、抱き込まれた空気を両端縁部から逃がしながらフィルムを製造することができるようになってより高速での製造が可能となる。
【００２２】
補助電極は、主電極に対向する内壁側をＪＩＳ　Ｋ−６９１１に規定される方法による体積抵抗率が１０５〜１０１５Ω・ｃｍであるような材料で構成するのが好ましい。体積抵抗率が１０５Ω・ｃｍよりも低いようなものは、漏洩電流が大きくなって効率が悪くなる。また、体積抵抗率が１０１５Ω・ｃｍよりも高いようなものは、漏洩電流がほとんどなくなるため、補助電極自身が帯電して電位差が変化し、フィルムの密着力を向上させにくくなる。すなわち、内壁側を上記体積抵抗率の材料で構成することにより、主電極と補助電極との間に発生する電荷を一層効率よくフィルムに向かわせることができる。そのような材料としてはセラミックスが好ましく、なかでも、焼結を伴わない化学結合セラミックスや、Ａｌ２Ｏ３成分を含むセラミックスが好ましい。なお、補助電極は接地されているのが好ましいが、主電極と同極性または逆極性の電圧を印加してもよい。
【００２３】
また、補助電極の外壁を導電性材料で覆ったり、アルミニウム、モリブデン等の金属を溶射したりするのもよい。補助電極の外壁をこれらの材料で構成し、接地すれば、主電極と補助電極の間に生ずる電荷の一部を補助電極側に安定して漏洩することができるようになり、補助電極での帯電を防ぎ、主電極との電位差を保ちながらフィルムに安定して静電荷を付与することができるようになる。
【００２４】
絶縁体としては、体積抵抗率が補助電極のそれよりも大きなものを選択する。そうすることで、キャスティングドラムの両端部付近での補助電極による主電極の放電促進効果を低くすることができるので、密着力を保ちながら抱き込まれた空気を逃がすことができるようになる。そのような材料としては、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４等を含むセラミックスや、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂またはこれらの樹脂を含む材料を選択することができる。なお、この絶縁体は、主電極と補助電極との間を電気的に絶縁するものであるが、完全な絶縁が必要であるわけではない。むしろ、軽度の絶縁のほうが好ましい場合もある。要するに、火花放電や空気の抱き込み等による不都合の発生状況をみながら、フィルムの密着力を保持でき、かつ、これらの不都合を生じない程度の絶縁を行えばよい。
【００２５】
また、絶縁体をキャスティングドラムの幅方向に移動自在に設けると、製造されるフィルムの幅が変更されたときにも容易に対応できるようになるので好ましいが、必須のことではない。なお、絶縁体は、フィルムが存在していないキャスティングドラムの両端部において主電極と補助電極との間を電気的に絶縁していることが必要であるが、その先端がフィルムの両端縁部にいくらかかかっているのは構わない。むしろ、そのほうが好ましい場合もある。火花放電や空気の抱き込み等による不都合の発生状況をみながら、フィルムの密着力を保持でき、かつ、これらの不都合を生じないように位置決めすればよい。
【００２６】
さらに、主電極や補助電極、絶縁体に、フィルムからの昇華物が付着するのを防止するためのヒータを付設するのも好ましい。その場合、温度を制御することでそれらの体積抵抗率を制御することも可能となる。
【００２７】
本発明の方法および装置は、上述した実施形態に示したように、スリットダイからフィルム状に吐出される溶融熱可塑性樹脂をキャスティングドラム上で冷却固化してフィルムとするとともに次工程に搬送するときに有効であるが、延伸工程やスリット工程、その他の工程で搬送のために使用されるロールに対しても全く同様に適用することができる。
【００２８】
【実施例および比較例】
以下に示す実施例および比較例において、用いる用語の意味は次のとおりである。
上限速度：
フィルムとキャスティングドラムとの密着力が不足したときに起きる空気の抱き込みが、キャスティングドラムの幅方向中央部および両端部付近に発生しない限界のキャスティングドラム回転速度である。
厚みむら：
キャスティングドラムの回転速度を３０ｍ／分、４０ｍ／分としたときにそれぞれ得られるフィルムの長さ１０ｍあたりの厚み斑の、次式で表される変動値である。
【００２９】
変動値（％）＝｛（最大厚み−最小厚み）／平均厚み｝×１００
フィルムの両端部における空気抱き込み欠点の発生状況：
◎：欠点が全く発生しない
△：欠点が希に発生する
×：欠点が頻繁に発生する
火花放電の発生状況：
◎：火花放電が全く発生せず、フィルムを安定して製造できる
○：火花放電が希に発生するが、フィルムを安定して製造できる
△：火花放電が頻繁に発生し、フィルムの安定した製造が困難である
×：火花放電が多発し、フィルムの安定した製造が不可能である
（実施例１）
図１〜３に示した装置を用い、２８０℃で溶融した、２５℃のオクソクロロフェノール溶融極限粘度が０．６１５のポリエチレンテレフタレートをスリットダイからフィルム状に押し出し、キャスティングドラム上で冷却固化してフィルムとするとともに、フィルムに静電荷を印加してキャスティングドラムに密着させながら搬送し、平均厚みが０．１ｍｍのフィルムを製造した。主要な諸元は次のとおりである。
【００３０】
スリットダイ　　　　：幅４００ｍｍ、スリット間隙２．５ｍｍ
主電極　　　　　　　：ステンレス鋼製ブレード電極（幅８ｍｍ、厚み５０μｍ）
主電極への印加電圧　：９．７ｋＶ（回転速度３０ｍ／分時）
１０．２ｋＶ（回転速度４０ｍ／分時）
補助電極　　　　　　：馬蹄形。内壁が体積抵抗率１０１２Ω・ｃｍの化学結合セラミックスで形成され、外壁にはモリブデンが溶射されている。接地されている。
【００３１】
絶縁体　　　　　　　：体積抵抗率が１０１８Ω・ｃｍ以上であるポリ四フッ化エチレン樹脂からなり、補助電極の内壁に沿うように配置されている。
【００３２】
スリットダイとフィルムとの間の間隙：３０ｍｍ
主電極とフィルムとの間の間隙　　　：５．０ｍｍ
主電極と補助電極との間の間隙　　　：４．５ｍｍ
実施例１における厚み斑、上限速度、空気抱き込み欠点の発生状況および火花放電の発生状況は次のとおりであった。
【００３３】
回転速度３０ｍ／分での厚み斑：２．９％
回転速度４０ｍ／分での厚み斑：３．３％
上限速度　　　　　　　　　　：９２ｍ／分
空気抱き込み欠点の発生状況　：◎
火花放電の発生状況　　　　　：○
（実施例２）
絶縁体を体積抵抗率が約１０１４Ωｃｍのポリイミド樹脂に変更したほかは実施例１と全く同様にして、平均厚み０．１ｍｍのフィルムを製造した。結果を次に示す。
【００３４】
回転速度３０ｍ／分での厚み斑：２．０％
回転速度４０ｍ／分での厚み斑：３．２％
上限速度　　　　　　　　　　：９４ｍ／分
空気抱き込み欠点の発生状況　：◎
火花放電の発生状況　　　　　：◎
（実施例３）
絶縁体を体積抵抗率が約１０１４Ωｃｍのアルミナセラミックスに変更したほかは実施例１と全く同様にして、平均厚み０．１ｍｍのフィルムを製造した。結果を次に示す。
【００３５】
回転速度３０ｍ／分での厚み斑：１．４％
回転速度４０ｍ／分での厚み斑：２．５％
上限速度　　　　　　　　　　：１１０ｍ／分
空気抱き込み欠点の発生状況　：◎
火花放電の発生状況　　　　　：◎
（比較例１）
補助電極を用いず、かつ、主電極の両端部を電気絶縁体で被覆して主電極とキャスティングドラムとの間を電気的に絶縁したほかは実施例１と全く同様にして、平均厚み０．１ｍｍのフィルムを製造した。結果を次に示す。
【００３６】
回転速度３０ｍ／分での厚み斑：１０．２％
回転速度４０ｍ／分での厚み斑：１３．３％
上限速度　　　　　　　　　　：５２ｍ／分
空気抱き込み欠点の発生状況　：×
火花放電の発生状況　　　　　：×
（比較例２）
主電極の両端部を電気絶縁体で被覆して主電極とキャスティングドラムとの間を電気的に絶縁したほかは実施例１と全く同様にして、平均厚み０．１ｍｍのフィルムを製造した。結果を次に示す。
【００３７】
回転速度３０ｍ／分での厚み斑：５．０％
回転速度４０ｍ／分での厚み斑：８．６％
上限速度　　　　　　　　　　：７８ｍ／分
空気抱き込み欠点の発生状況　：×
火花放電の発生状況　　　　　：△
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、電気絶縁性のフィルムをそのフイルムの幅よりも広幅のロールに接触させながら搬送する際に、ロールに対向して、放電によりフィルムに静電荷を付与する主電極と、主電極からの放電を促進する補助電極とを設け、かつ、フイルムが存在しないロール端部において主電極と補助電極との間のみを電気的に絶縁するので、実施例と比較例との対比からも明らかなように、火花放電の問題や絶縁体の先端部に電界が集中することによる空気の抱き込みによる問題を防止することができるようになり、均一性に優れたフィルムをより高速で製造することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るフィルムの製造装置の要部の概略側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るフィルムの製造装置の要部の概略正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るフィルムの製造装置の要部の概略斜視図である。
【符号の説明】
１：スリットダイ
２：キャスティングドラム
３：主電極
４：絶縁体
５：補助電極
Ｆ：熱可塑性合成樹脂フィルム
【図１】
2004090510.tif 000003
【図２】
2004090510.tif 000004
【図３】
2004090510.tif 000005