(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックフィルムを、表面に誘電体層を有するロールと接触させながら、前記プラスチックフィルム表面にコロナ放電を暴露するコロナ放電処理方法であって、前記誘電体層を除電することにより誘電体層の表面電位を調整することを特徴とするコロナ放電処理方法。
【請求項２】
誘電体層の表面電位を測定し、所定の電位以下になるよう前記誘電体層の表面電位を調整することを特徴とする請求項１に記載のコロナ放電処理方法。
【請求項３】
誘電体層の表面電位の絶対値が１０ｋＶ以下になるよう前記誘電体層の表面電位を調整することを特徴とする請求項２に記載のコロナ放電処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のコロナ放電処理方法によってプラスチックフィルムにコロナ放電処理を行う工程を有するプラスチックフィルムの製造方法。
【請求項５】
ロール上を通過後のプラスチックフィルムに対し、さらに除電することを特徴とする請求項４に記載のプラスチックフィルムの製造方法。
【請求項６】
交流電源と、接地された導電体ロール上に誘電体層を被覆した対極ロールと、前記交流電源に接続された放電電極を備え、対極ロール上に搬送されるプラスチックフィルムに対しコロナ放電処理を施す装置であって、前記対極ロールの表面電位を調整する除電器を有することを特徴とするコロナ放電処理装置。
【請求項７】
除電器が電圧印加式であることを特徴とする請求項６に記載のコロナ放電処理装置
【請求項８】
除電器のイオン電流の絶対値が５００ｎＡ以上であることを特徴とする請求項６または７に記載のコロナ放電処理装置。
【請求項９】
対極ロールの表面電位測定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のコロナ放電処理装置。
【請求項１０】
対極ロールの誘電体層の体積抵抗が１０11Ωｃｍ以上であることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載のコロナ放電処理装置。
【請求項１１】
対極ロールに付設するニップロールの表面を除電する手段をさらに備えたことを特徴とする６〜１０のいずれかに記載のコロナ放電処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックフィルムのコロナ放電処理方法およびコロナ放電処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シート表面を活性化し、印刷インキ、剥離剤、接着剤等の塗工や、金属蒸着に代表される蒸着における接着性（塗れ性）を改良することで２次加工を効果的に施すことを目的としたプラスチックフィルムの表面処理手段としてコロナ放電処理が広く知られている（例えば、高分子学会編「高分子表面をつくる」、共立出版発行に記載）。
【０００３】
前記文献には、図４に示すように、放電電極、誘電体層で被覆されかつ接地された対極ロール、および高周波高圧電源から構成されるコロナ放電処理装置が示されている。この装置は放電電極と対極ロールとの間に高周波電圧を印加することにより放電電極と対極ロールとの間にコロナ放電を発生させるものである。この装置においては、プラスチックフィルムを対極ロール上に沿って移動させることによりコロナ放電雰囲気中を通過させ、長尺物に対して連続的に表面処理を行っている。
【０００４】
このコロナ放電処理は、被処理物体を帯電させる欠点がある。特に被処理物体がプラスチックフィルムの場合、一般にフィルムの体積抵抗が１０12Ωｃｍと高いためにフィルムが帯電しやすく、その帯電が後々まで残りやすい。またコロナ放電処理では局所的に分布した帯電模様を示す。このような帯電は後加工である塗工や蒸着の工程の際に、塗布液を弾いたり、帯電部分の蒸着膜が抜けてしまうといった欠点を発生させたり、静電気によりプラスチックフィルム同士がブロッキングしたり、しわが発生する生産上の不具合があった。
【０００５】
コロナ放電処理による生産上の不具合を解決するために、プラスチックフィルムの帯電を除去する技術がいくつか提案されている。
【０００６】
例えば特開平２−１８０９３５号公報には、コロナ放電処理直後に電圧印加式除電器等を用いてプラスチックフィルムを除電する方法が開示されている。しかしこの除電方法では、プラスチックフィルム全体の電位を低下させることは可能であるが、局所的な帯電模様を除去することは困難である。
【０００７】
また特許第２６５１４７６号公報には、帯電したフィルム等に正負イオンを吸引させる方法が開示されている。しかしこの除電方法では、ある程度の局所的な帯電模様を除去することは可能であるが、ブロッキング等の欠点を十分に除去できるものではなかった。その理由としては、当該除電方法では装置構成上、現実的にはフィルム等の片面側からしか正負イオンを供給できないため、もう一方の面にはどうしても帯電が残ってしまうのであろうと、本発明者らは思料する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来のコロナ放電処理効果を維持したまま、コロナ放電処理による局所的な帯電模様の発生を抑え、塗布はじき、膜抜け、しわ、ブロッキング等を解消することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記のような従来技術の問題点に鑑み、単に帯電模様が発生したフィルムに対し事後的に除電処理を施すのではなく、帯電模様発生の根本的な原因から解消すべきであることに着目した。
【００１０】
そして本発明者らは、鋭意検討の結果、この局所的な帯電模様の主要な発生要因の一つが、対極ロールに被覆された誘電体層の帯電であることを突き止めた。そのメカニズムは次の通りである。一般に対極ロールには、金属などの導電体ロールの上に、火花放電の発生を抑えるための誘電体層が設けられるが、電気的な絶縁性を上げるために１０11Ωｃｍ以上の体積抵抗を持つ材質が使われる。プラスチックフィルム、対極ロールの誘電体層ともに帯電しやすい材質である。しかも、プラスチックフィルムはコロナ放電処理雰囲気を通過することにより強く帯電し、また対極ロールの誘電体層もプラスチックフィルムとの摩擦により強く帯電する。プラスチックフィルムおよび誘電体層の表面電位の絶対値は２０ｋＶ以上にも達する。この両者の帯電による電位差により、プラスチックフィルムが対極ロールに巻き付き始める位置やプラスチックフィルムが対極ロールから離れる位置で、プラスチックフィルムと誘電体層との間で放電が発生し、その放電によりプラスチックフィルム上に局所的な帯電が生じる。また、誘電体層にも局所的な帯電が残り、対極ロールが回転して再度、プラスチックフィルムが処理ロールに巻き付き始める位置または離れる位置に到達したときに、プラスチックフィルムとの間に２次的な放電が発生する。これらの放電が原因でプラスチックフィルム上に局所的な帯電模様が生じる。このことは対極ロールの外周周期で局所的な帯電模様が発生するという観察結果からも裏付けられる。
【００１１】
このような仮説・知見から、本発明に到達したものである。
【００１２】
すなわち本発明は、プラスチックフィルムを、表面に誘電体層を有するロールと接触させながら、前記プラスチックフィルム表面にコロナ放電を暴露するコロナ放電処理方法であって、前記誘電体層を除電することにより誘電体層の表面電位を調整することを特徴とするコロナ放電処理方法である。
【００１３】
また本発明は、上記のコロナ放電処理方法によってプラスチックフィルムにコロナ放電処理を行う行程を有するプラスチックフィルムの製造方法である。
【００１４】
また本発明は、交流電源と、接地された導電体ロール上に誘電体層を被覆した対極ロールと、前記交流電源に接続された放電電極を備え、対極ロール上に搬送されるプラスチックフィルムに対しコロナ放電処理を施す装置であって、前記対極ロールの表面電位を調整する除電器を有することを特徴とするコロナ放電処理装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のコロナ放電処理方法は、プラスチックフィルムを被処理物とする。被処理物となるプラスチックフィルムの材質としてはポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエステル、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、アラミドなどが例示できる。特に濡れ性が低いフィルムは塗工性や蒸着性をあげるためにコロナ放電処理が必要であり、この点ではポリプロピレンが好対象となり、また体積抵抗が高いと帯電しやすく本発明が課題とする帯電の問題を起こしやすいため、この点ではポリオレフィンフィルムが好対象となる。
【００１６】
プラスチックフィルムを、表面に誘電体層を有する対極ロールと接触させながら、プラスチックフィルム表面にコロナ放電を暴露してコロナ放電処理を施す。
【００１７】
対極ロールに被覆される誘電体層としては、一般に耐熱性、耐オゾン性、電気絶縁性の優れた材質が使用される。この特性を得るため、例えばシリコンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン・ゴム（ＥＰＤＭ）、ハイパロン、セラミックスなどが採用される。電気絶縁性として好ましくは１０11Ωｃｍ以上が望まれるが、このような抵抗値であると誘電体被覆層は帯電しやすく、本発明の好対象となる。特に１０13Ωｃｍ以上の抵抗値の場合、本発明は更に有効である。
【００１８】
コロナ放電を発生するための放電電極は、ナイフエッジ状、板状など走行フィルムに対し突起部を持たせたもの、ワイヤ状のものなどがある。
【００１９】
コロナ放電の雰囲気ガスとしては、空気や、窒素、二酸化炭素あるいはそれら混合ガス等を採用することができる。
【００２０】
またプラスチックフィルムのコロナ放電処理面の反対面まで表面改質されるのを避けるために、対極ロールにプラスチックフィルムが巻き付く箇所でニップロールを設けて、プラスチックフィルムと対極ロールとの間に空気を極力入り込まないようにすることも、適宜採用できる。この場合、フィルムと対極ロールはニップロールの接点位置で強く摩擦するため、フィルムおよび対極ロールの誘電体被覆層が強く帯電し、本発明の課題である帯電問題を引き起こしやすい。このようにニップロールが使用される場合、本発明のコロナ放電処理方法はさらに有効である。
【００２１】
コロナ放電の強さの指標として放電度というパラメータがある。この放電度とは放電電極の単位面積あたりに供給される電力を表し、以下の式（１）で表せる。
放電度（Ｗ／ｃｍ2）＝供給電力（Ｗ）／放電電極の面積（ｃｍ2）    …（１）
式（１）の放電電極の面積とは、電極の放電している部分の面積をさす。ただし、フィルムに相対する電極面のほとんど全面で放電光が観測される場合には、簡便に電極をフィルム面に投影したときの投影面の面積をもって概算できる。この放電度が５Ｗ／ｃｍ2以上の場合に、プラスチックフィルムと対極ロールの誘電体層との間の放電が起きやすく、局所的な帯電模様が発生しやすくなるため、前記放電度の条件時に、本発明は有効である。
【００２２】
本発明は、コロナ放電処理の際に、対極ロールの誘電体層の表面電位を調整することが重要である。そうすることで、帯電模様の発生を根本的な原因から解消することができる。
【００２３】
誘電体層の表面電位を調整する手段としては、誘電体層を除電する方法や、誘電体層が被覆されている導電体ロールを電気的にアースから切り離し、誘電体層の表面電位とは逆極性の電位を印加する手段を設ける方法を好ましく採用することができる。
【００２４】
除電手段としては、電圧印加式、電圧印加送風式、自己放電式、軟Ｘ線方式、紫外線方式等があるが、特に発生するイオン量が多く、装置がコンパクトである電圧印加式が好ましい。
【００２５】
電圧印加式について、印加する電圧としては交流、直流のいずれかを採用できるが、対極ロールの誘電体層の表面電位をゼロに近づけたり、対極ロール軸方向での誘電体層の表面電位の分布をより均一にするためには、交流電圧が好ましい。この場合、印加電圧は４〜１２ｋＶとすることが好ましい。電圧が低すぎると発生イオン量が不足する傾向にあり、また電圧が高すぎると火花放電などの不具合が発生する傾向にある。また除電手段である除電器と誘電体層との間隔は１０〜１００ｍｍの範囲が好ましい。間隔が狭すぎるとフィルムがロールに巻き付くトラブルが発生した時に接触して装置故障につながりやすくなる傾向にあり、また間隔が広すぎると発生イオンが誘電体被覆層に充分供給されない傾向にある。
【００２６】
但しプラスチックフィルムの用途等によって定まるコロナ放電の条件によっては、誘電体層の表面電位を０Ｖではなく、ある程度のバイアス値を持たせた方が、帯電模様起因の放電発生を抑制できる場合があり、この場合には表面電位の調整手段として、直流除電器あるいは直流電圧印加式の帯電器を利用することが好ましい。
【００２７】
除電器または帯電器から発生させるイオン量としては、絶対値で５００ｎＡ以上とすることが、回転中の処理ロールの電位をコントロールする上で好ましい。イオン量は、イオン電流計（シムコ製イオノメータＩＣＭ−２）を用い、測定ギャップを除電器または帯電器から誘電体層までの間隔にしたときに合わせて測定することができる。
【００２８】
また表面電位の調整により、誘電体層の表面電位の絶対値を１０ｋＶ以下とすることが、プラスチックフィルムと誘電体ロール間の、局所的帯電の原因となる放電の発生を抑える上で好ましい。表面電位の測定には、市販の表面電位計を用いることができる。
【００２９】
好ましくは、表面電位計の出力に応じ、誘電体層の表面電位の絶対値がある値以下になるように電位調整手段を制御するのが好ましい。電位調整手段の制御としては、除電器または帯電器の電圧を変えたり、除電器または帯電器と誘電体層との距離を変えることにより行うことができる。
【００３０】
また例えば５ｍ以上の広い幅のプラスチックフィルムをコロナ放電処理するプロセスの場合、処理ロール誘電体被覆層の表面電位を幅方向に複数点測定できるように、表面電位計を複数個配置したり、表面電位計を幅方向に走査することにより、誘電体層の複数点の表面電位を測定する方法が有効である。この場合、電位調整手段の制御の目安としては、幅方向複数点の表面電位測定値の平均値が所望の電位になるように制御する方法や、除電器などの電位調整手段を、幅方向に分割し独立制御することにより、各位置の電位を最適値に制御する方法が有効である。
【００３１】
また好ましくは、前記ニップロールをも除電することにより、更に効果的に対極ロール表面の帯電を弱めることができる。
【００３２】
次に本発明の好ましいフィルムの製造方法について、ポリプロピレンフィルムの一例を示す。
【００３３】
アイソタクチックインデックスが９５％以上であるポリプロピレン樹脂を１９０〜２７０℃の温度の押出機に供給して溶融し、スリットを施したフラットダイ（Ｔダイ）よりシート状に押し出し、２０〜１００℃、より好ましくは４０〜９０℃の温度の冷却ロールで冷却固化する。この場合、冷却ロールの温度を選択することにより、表面粗さを調節することができる。次に１１０℃〜１５０℃の温度で長さ方向に３〜６倍に延伸する。この場合、延伸温度を選択することにより表面粗さを調節することができる。次いで、１５０〜１７０℃の温度で幅方向に７〜１２倍に延伸する。その後、１５０〜１７０℃の温度で熱処理を施す。ポリプロピレンフィルムの延伸方法は、テンター法、インフレーション法のいずれを採用しても良い。また、上記のような逐次二軸延伸の他に、同時二軸延伸や一軸延伸を採用しても良い。ただし、コンデンサ用フィルムのように、厚さが薄いことや厚みむらが小さいことなどが要求される場合はテンター法二軸延伸が好ましい。この後フィルムに前述のような本発明のコロナ放電処理を施す。
【００３４】
また、コロナ放電処理を通過後、すなわち対極ロールを通過後のプラスチックフィルムに対し、さらに除電することが好ましい。その際、除電はコロナ放電処理面（対極ロールに接するのと反対側の面）から行うとより効果的である。この除電を経た後のプラスチックフィルムの表面電位の絶対値が５ｋＶ以下となるようにするのが好ましい。
【００３５】
こうして得られたフィルムをワインダーで巻き取った後、製品として供するためにスリッターで裁断すると良い。このとき、巻き取り部（巻上部）で、フィルムから５０〜３００ｍｍの距離に設置した電圧印加式除電器を用い、印加電圧５〜１２ｋＶでフィルムロール上の表面電位を低減するとなお良い。
【００３６】
以上の方法によりプラスチックフィルムに局所的な帯電模様のないプラスチックフィルムを得ることができる。また、従来のコロナ放電処理条件を変更することなく、所望の処理効果を維持することができる。
【００３７】
【実施例】
以下に本発明の望ましい実施例を図面を参照しながら説明する。
【００３８】
［測定・観察方法］
１．帯電状態の可視化
プリンタやコピー機に使用される粉末トナーをコロナ放電処理したフィルムにふりかけ、可視化を行った。
【００３９】
［実施例１］
厚さ１７μｍに製膜したポリプロピレンフィルム５の片面に、図１に示すコロナ放電処理装置を用い、以下に示す処理条件、および除電条件でコロナ放電処理を施した。
【００４０】
（コロナ放電処理）
電極形状    ：先端半径２．０ｍｍのナイフエッジ状電極を４列連ねたもの。
放電度      ：６Ｗ／ｃｍ2
電源周波数  ：４５ｋＨｚ
電極−フィルム間間隙：１．０ｍｍ
フィルム速度：５０ｍ／分
対極ロール  ：ステンレス製の導電性ロール２上に誘電体層３としてＥＰＤＭゴムを３．０ｍｍ厚で被覆
（ＥＰＤＭゴムの体積抵抗は１０14Ωｃｍ）
温度・湿度  ：２０℃  ・  ５０％  。
【００４１】
（対極ロールへの除電条件）
電極        ：図２に示す断面形状の針電極
電源電圧    ：交流  ７ｋＶ
電源周波数  ：５０Ｈｚ
電極−誘電体被覆層間隙：５０ｍｍ
イオン電流値：＋１５００ｎＡ  ／  −１１００ｎＡ  。
【００４２】
コロナ放電処理したポリプロピレンフィルムの帯電状態を可視化した結果、ポリプロピレンフィルム上に目立った帯電模様は存在しなかった。
【００４３】
［比較例１］
対極ロールを除電しない点を除いては、実施例１と同じ条件でポリプロピレンフィルムの片面にコロナ放電処理を施した。コロナ放電処理したポリプロピレンフィルムについて帯電状態を可視化した結果、図３に示すような樹枝形状で長さ５〜３０ｍｍの帯電パターンが複数観察された。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によって、コロナ放電処理で発生する局所的な帯電模様の発現を未然に防ぎ、後工程である塗工や蒸着において塗布はじきや膜抜けを起こしにくく、しわやブロッキングを起こしにくいプラスチックフィルムを得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係るコロナ放電処理方法の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施態様に用いる電圧印加式除電器の概略構成図である。
【図３】従来のコロナ放電処理方法（比較例１）で発生する局所的な帯電模様の一例である。
【図４】従来のコロナ放電処理方法の概略構成図である。
【符号の説明】
１  ：コロナ処理電極
２  ：導電性対極ロール
３  ：対極ロール誘電体層
４  ：コロナ処理用高周波電源
５  ：プラスチックフィルム
６  ：ニップロール
７  ：ガイドロール
１１：対極ロール電位制御用除電器電極
１２：除電器用高圧電源
１３：表面電位計
１４：プラスチックフィルム用除電器電極
１５：除電器用高圧電源
１６：針電極
１７：ガード電極
１８：樹脂
２１：局所的な帯電模様
【図１】
0004082061.tif 000002
【図２】
0004082061.tif 000003
【図３】
0004082061.tif 000004
【図４】
0004082061.tif 000005