(57)【要約】【課題】    ポリビニルアルコール系フィルムの単に生産効率を向上させることが可能であるばかりでなく、ポリビニルアルコール系フィルムにブロッキングを防止するマット面を容易かつ効率的に付与することができる製造方法及びその製造方法によって得られるポリビニルアルコール系フィルムを提供する。【解決手段】  ポリビニルアルコール系樹脂１０〜７０重量％からなる水溶液を、回転する加熱されたロールに展延した後、加熱された１μｍ以下の径孔が１００個／ｃｍ２以上設けられ、かつ水蒸気が流入可能に孔が形成された多孔質ニップロールを押圧させながら乾燥させること等を特徴とするポリビニルアルコール系フィルムの製造方法及びその製造方法によって得られるポリビニルアルコール系フィルム。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリビニルアルコール系樹脂１０〜７０重量％からなる水溶液を、回転する加熱されたロールに展延した後、加熱された以下の（１）〜（３）の要件を満たす多孔質ニップロールを押圧させながら乾燥させることを特徴とするポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
（１）多孔質ニップロールの表面に設けられた孔の数が１００個／ｃｍ２以上である。
（２）多孔質ニップロールの表面に設けられた孔の直径が１μｍ以下である。
（３）多孔質ニップロールの表面に設けられた孔から多孔質ニップロールの内部に蒸発物等が流入可能である。
【請求項２】
加熱された多孔質ニップロールが加熱されたロールに同期回転していることを特徴とする請求項１記載のポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
【請求項３】
加熱された多孔質ニップロールの表面が表面粗さ（ＳＲａ）＝０．５μｍ未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
【請求項４】
加熱された多孔質ニップロールの表面が表面粗さ（ＳＲａ）＝０．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の製造方法によって得られたポリビニルアルコール系フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリビニルアルコール系フィルムの生産効率を向上させることが可能であり、かつポリビニルアルコール系フィルムにブロッキングを防止するマット面を容易かつ効率的に付与することができる製造方法及びそれによって得られるポリビニルアルコール系フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリビニルアルコール系フィルム（以下、「ＰＶＡ系フィルム」と記す。）は、ポリビニルアルコール系樹脂を水などの溶媒に溶解して原液を調製した後、溶液流延法（キャスティング法）により製造されるのが一般的である。
【０００３】
ポリビニルアルコール系樹脂を例えば加熱された金属製ロールで乾燥させる際、金属製ロールの表面温度を１００?以上とすると得られるＰＶＡ系フィルムと金属製ロールとの間で蒸発物等が発生し、ＰＶＡ系フィルムが金属製ロールに貼り付かず、均一な表面状態のＰＶＡ系フィルムを得ることができない。
【０００４】
そこで、均一な表面状態のＰＶＡ系フィルムを形成するため、加熱された金属製ロールの表面温度を９５?程度として、金属製ロールに塗布されたポリビニルアルコール系樹脂の溶液を乾燥させることが行われていた。しかし、加熱された金属製ロールの温度が９５?程度と低いことから、ポリビニルアルコール系樹脂の溶液の乾燥に時間を要するため、ＰＶＡ系フィルムの生産効率は必ずしも良いものではなかった。
【０００５】
そこで、ＰＶＡ系フィルムの生産効率を向上させるため、加熱したニップロールによって押圧する技術が採られていた。また、均一な表面のＰＶＡ系フィルム等を得ることを目的として、熱可塑性樹脂を金属製ロールと金属無端ベルトで挟圧しながら加熱・冷却してフィルム状等とすることも提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１７０９１９号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前者の技術では、金属製ロール上に展延されたポリビニルアルコール系溶液を乾燥させる際に、金属製ロールとニップロールとの間で急激に溶液の溶媒が気化するために、ＰＶＡ系フィルム内部に気泡が生じたり、或いはＰＶＡ系フィルムとニップロール又は加熱された金属製ロール間に気泡が生じ、均一な表面のＰＶＡ系フィルムが得られないばかりでなく、ＰＶＡ系フィルムの外観の劣化が起こるなど物性面でも性能を大幅に低下させてしまうことがあった。
【０００８】
また、後者の技術では、成型時に発生する蒸発物等が少ないポリプロピレン樹脂等を成形する場合には均一な表面を形成するという観点からは優れている。しかし、金属無端ベルトで押圧していることから、ＰＶＡ系フィルムのように成形時に大量の蒸発物等が発生する場合には蒸発物等が金属無端ベルトとＰＶＡ系フィルムの間に蒸発物等が気泡として滞留しやすく、前者の技術と同様、均一ＰＶＡ系な表面のフィルムが得られないことがある等の問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記の課題を解決するものであり、ポリビニルアルコール系樹脂１０〜７０重量％からなる水溶液を、回転する加熱されたロール（以下、「加熱ロール」と記す。）に展延した後、加熱された以下の（１）〜（３）の要件を満たす多孔質ニップロールを押圧させながら乾燥させることを特徴とするＰＶＡ系フィルムの製造方法を提供するものである。
（１）多孔質ニップロールの表面に設けられた孔の数が１００個／ｃｍ２以上である。
（２）多孔質ニップロールの表面に設けられた孔の直径が１μｍ以下である。
（３）多孔質ニップロールの表面に設けられた孔から多孔質ニップロールの内部に蒸発物等が流入可能である。  
【００１０】
本発明により、多孔質ニップロールによってＰＶＡ系フィルムの表面を容易かつ均一に形成することができる。また、多孔質ニップロールに設けられた孔から蒸発物等を逃がすことができ、ＰＶＡ系フィルムの表面と多孔質ニップロール間に蒸発物等が滞留することがない。
なお、蒸発物等には、ＰＶＡ等水溶液を乾燥させる際に発生する水蒸気、その他の蒸発物、及び揮発物がある。
【００１１】
本発明においては加熱された多孔質ニップロールが加熱ロールに同期回転していることが好適である。
【００１２】
本発明においては、加熱ロール及び多孔質ニップロールとの間の回転速度の相異によって起こりうるＰＶＡ系フィルムへの傷付きを未然に防止することができる。
【００１３】
本発明においては、加熱された多孔質ニップロールの表面の表面粗さ（ＳＲａ）を０．５μｍ未満とし、表面を鏡面にして、平滑性に優れたＰＶＡ系フィルムを成形することができる。また、孔質ニップロールの表面の表面粗さ（ＳＲａ）を０．５μｍ以上とし、表面をマット面とすることにより、ＰＶＡ系フィルムにマット面を形成することもできる。この場合フィルム間の接触面積を減少させることができるため、ブロッキング防止性能を有するＰＶＡ系フィルムを容易かつ効率的に得ることができる。
【００１４】
本発明によって得られたＰＶＡ系フィルムは均一かつ安定した表面状態を有し、加えて、表面状態が不均一であることに起因する物性面での問題も少ないことから物性面も安定したフィルムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＰＶＡ系フィルム内部で急激に蒸発物等が発生した場合でも、多孔質ロールに設けられた孔を通して蒸発物を逃がしながら与熱ができるので、ＰＶＡ系フィルムの生産効率を大幅に向上させることができる。
【００１６】
また、ＰＶＡ系フィルムと多孔質ロール又は加熱ロール間に発生した蒸発物等が滞留することがなく、表面が均一なＰＶＡ系フィルムを安定的に製造することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、加熱ロール及び多孔質ニップロールとの間の回転速度の相異によって起こりうるＰＶＡ系フィルムへの傷付きを未然に防止することができる。
【００１８】
本発明によれば、ＰＶＡ系フィルムを多孔質ニップロールに接する側の面を多孔質ニップロールの表面粗さ（ＳＲａ）を０．５μｍ未満にして、鏡面に成形することができるため、特に食品包装材の用途として需要の多い透明性の高いＰＶＡ系フィルムを容易かつ効率的に製造することができる。
【００１９】
本発明によれば、ＰＶＡ系フィルムを多孔質ニップロールに接する側の面を多孔質ニップロールの表面粗さ（ＳＲａ）を０．５μｍ以上にして、マット面に成形することができ、ブロッキングが発生しにくいＰＶＡ系フィルムを容易かつ効率的に製造することができる。
【００２０】
本発明のＰＶＡ系フィルムは、表面状態が安定しているだけでなく、フィルムの表面状態が不均一であることに起因するフィルムの平滑性、即ち印刷適性等の問題も少ないことから、物性面においても安定したＰＶＡ系フィルムである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に用いられるＰＶＡ系フィルムの素材には、ポリビニルアルコール及び本発明の効果を損なわない範囲でその誘導体のいずれもが用いられる。ポリビニルアルコールの誘導体としては、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール等の他、エチレン、プロピレン等のオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸及びそのアルキルエステル、アクリルアミド等で変性したものがあげられる。本発明におけるポリビニルアルコール系樹脂には、ポリビニルアルコール樹脂、上記の誘導体さらにはその他の誘導体を含む。
【００２２】
ポリビニルアルコール系樹脂の重合度は、一般に１０００〜１００００、好ましくは１５００〜１００００である。また、鹸化度は用途に応じて変更してもよいが、水溶性フィルムとしては７０％〜９５％、好ましくは７５％〜９０％以下の鹸化度のものを用いることが好ましい。包装用フィルムとしては、鹸化度９０％以上、より好ましくは鹸化度９５％以上のポリビニルアルコール系樹脂を用いることが好ましい。
【００２３】
本発明では、ポリビニルアルコール系樹脂からなる水溶液（以下、「ＰＶＡ等水溶液」と記す。）を使用する。
【００２４】
本発明において、まず、ポリビニルアルコール系樹脂の粉末は、通常樹脂に含有されている酢酸ナトリウムを除去するために洗浄される。洗浄に際しては、メタノール或いは水で洗浄されるが、メタノールで洗浄した場合には溶剤回収などが必要になるため、水で洗浄する方法が好ましい。
【００２５】
次に、洗浄後の含水ポリビニルアルコール系樹脂、即ちウェットケーキを溶解し、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液を調製するが、ポリビニルアルコール系樹脂の濃度調整の観点から、ウェットケーキを脱水を行なうことが好ましい。脱水方法は特に限定されないが、遠心力を利用した方法が好ましい。
【００２６】
本発明においては、ウェットケーキを溶解させる際には、ホバートミキサー、ヘンシェルミキサー、ニーダーミキサー、２軸押出機等の撹拌装置を使用することができるが、上下循環流発生型撹拌翼を備えた撹拌装置を使用することが好ましい。この撹拌装置の溶解槽中で水蒸気を吹き込んで、樹脂温度が４０〜８０?となった時点で、撹拌を開始することが均一溶解できる点で好ましい。樹脂温度が下限値未満ではモーターの負荷が大きくなり、上限値を超えるとポリビニルアルコール系樹脂の固まりが生じて均一な溶解が困難となるため好ましくない。
【００２７】
さらに、ＰＶＡ等水溶液は、水蒸気を吹き込みつつ、樹脂温度が９０〜１００?となった時点で、缶内を加圧すると均一溶解ができるため好ましい。そして、樹脂温度が１３０〜１５０?となったところで水蒸気の吹き込みを終了し、０．５〜３時間撹拌を続け所望とする濃度に調整しつつ行なわれる。
【００２８】
これらの方法で得られるＰＶＡ等水溶液のポリビニルアルコール系樹脂の濃度は、１０〜７０重量％であることが好ましい。ポリビニルアルコール系樹脂の濃度が１０重量％未満では乾燥負荷が大きくなり生産効率が低下し、７０重量％を超えると粘度が高くなりすぎて均一な溶解が困難となるからである。
【００２９】
また、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液中に可塑剤等の添加剤を含有させてもよい。可塑剤としては、ポリオールおよびその縮合物等があげられ、たとえばグリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等を例示することができる。可塑剤の使用量は、特に制限されないがポリビニルアルコール系フィルム中、２０重量％以下とすることが好ましい。
【００３０】
さらに、本発明では二軸押出機を利用してＰＶＡ等水溶液を吐出させ、加熱ロールに供給・展延することが望ましい。
二軸押出機によれば、ポリビニルアルコール系樹脂の混合・撹拌工程においてポリビニルアルコール系樹脂を水に均一に溶解し、加熱ロールへ連続的かつ効率的に供給することができる。
【００３１】
本発明において、ＰＶＡ等水溶液を展延するために使用する展延されたＰＶＡ系水溶液を乾燥させるための加熱ロールとは、ドラム型ロールを指称するものとする。また、加熱ロールを構成する素材としては、本発明が実施可能である限り限定されるものではなく、金属、セラミックス、ゴム等を例示することができる。
【００３２】
本発明において、加熱ロールの表面粗さ（ＳＲａ）を任意に選択することによって、所望の表面粗さ（ＳＲａ）を有するＰＶＡ系フィルムを得ることができる。
例えば、加熱ロールの表面粗さ（ＳＲａ）を小さくすること、具体的には０．５μｍ未満とすることで、鏡面を有するＰＶＡ系フィルムを得ることも可能であり、一方、加熱ロールの表面粗さ（ＳＲａ）を大きくすること、具体的には、０．５μｍ以上とすることで、マット面を有するＰＶＡ系フィルムを得ることができる。
【００３３】
本発明において、ＰＶＡ水溶液を二軸押出機によって加熱ロールへ吐出する場合には、加熱ロールとして好ましくドラム型ロールが用いられる。
【００３４】
また、加熱ロールの表面温度は製膜の安定性及び生産効率の観点から、８０〜１００?、好ましくは９０〜９８?に保持することが望ましい。
【００３５】
本発明において、上記塗布装置を使用する場合には、塗布装置によって、ＰＶＡ系フィルムの厚みを調整することができる。また、ＰＶＡ等水溶液を二軸押出機によって加熱ロールへ吐出・展延する場合には、二軸押出機と加熱ロールの間隙を調整することにより、所望の厚みのＰＶＡ系フィルムを得ることも可能である。ＰＶＡ系フィルムは、水溶性、透明性、加工性の観点から、厚さ１０〜１５０μｍ程度に調整することが好ましい。
【００３６】
次に上記の工程で得られたＰＶＡ系フィルムに、加熱された多孔質ニップロールを押圧しながら水分含有率（ＪＩＳＫ７２５１に準じる。以下同じ。）の５０〜３０重量％になるように乾燥させる。この押圧・乾燥工程によって、乾燥及びＰＶＡ系フィルムの表面成形を同時に行うことができる。この押圧は、多孔質ニップロールによってフィルム表面に略均等に微細な凹凸が付与され、マット面が形成される程度に多孔質ニップロールをフィルム表面に接触させることが望ましい。
【００３７】
本発明において適用される多孔質ニップロールの表面には１００個／ｃｍ２以上の孔が形成されており、多孔質ニップロールの内部に蒸発物等が流入可能に設けられている。
【００３８】
加熱ロール上に展延されたＰＶＡ等水溶液（以下、「ＰＶＡ系被押圧物」という。）は多孔質ニップロールによって押圧・乾燥される。尚、ＰＶＡ系押圧物は、多孔質ニップロールの押圧・乾燥前に、加熱ロールによって水分含有率が低減されていても良い
し、低減されていなくても良い。
【００３９】
多孔質ニップロールによって、ＰＶＡ系被押圧物を乾燥させる観点から、多孔質ニップロールに設けられる孔は少なくとも蒸発物等が多孔質ニップロール内に流入可能に設けられている必要がある。また、多孔質加熱ニップロールの表面温度は製膜の安定性及び生産効率の観点から、１００〜２００?、好ましくは１３０〜１８０?に保持するようにする。
【００４０】
ＰＶＡ系被押圧物及び多孔質ニップロール間で生じた蒸発物等を十分に逃がすため、孔の数が１００個／ｃｍ２以上が好ましい。さらに、多孔質ニップロールの機械的強度の確保及びＰＶＡ系フィルムの表面に孔の形状が残存することを防止する等の観点から、孔の直径は１μｍ以下であることが好ましい。
【００４１】
孔の直径とは、多孔質ニップロール表面上での孔の中心線を通過する線分の中の最大の長さをいう。例えば、多孔質ニップロールの表面形状が円形の場合は円の直径、正方形の場合は対角線の長さになる。
【００４２】
孔の多孔質ニップロール表面上での形状は円形の他、三角形、四角形、多角形、さらには、不定形であってもよい。
【００４３】
押圧・乾燥工程の際、水蒸気を主とする蒸発物等が発生するが、多孔質ニップロールには１００個／ｃｍ２以上の孔が形成されており、各孔は蒸発物等が通過可能に形成されているため、多孔質ニップロールの接触部位で発生した蒸発物等は多孔質ニップロールに形成された孔を通過していくことができる。従って、多孔質ニップロールとＰＶＡ系被押圧物の間には蒸発物が滞留とすることがないため、押圧・乾燥後のＰＶＡ系フィルムの表面の均一性等を損なうことがない。
【００４４】
多孔質ニップロール内に流入した蒸発物等は他の孔から排出されるようにしてもよい。例えば、ＰＶＡ系被押圧物に接触部分以外の多孔質ニップロールに形成されている孔から蒸発物等を排出することが挙げられる。さらに、吸引ポンプ等により多孔質ニップロールの内部を減圧することにより、物理的に蒸発物等を吸引することにより除去してもよい。
【００４５】
ＰＶＡ系被押圧物の水分含有率が５０重量％より大きくてもよいが、ＰＶＡ系フィルムの生産効率の観点から、３０〜５０重量％であることが好ましい。一方、ＰＶＡ系被押圧物の水分含有率が３０重量％未満の場合は、多孔質ニップロールにて押圧後に得られるＰＶＡ系フィルムに対し、さらに、延伸処理を行う場合には、上記水分含有率が３０重量％未満であればフィルムの破断等が起こる可能性がある等延伸処理が円滑に行えないことがあるからである。
【００４６】
従って、多孔質ニップロールによる押圧後にＰＶＡ系フィルムに延伸処理を行う場合にはＰＶＡ系フィルム、即ち、ＰＶＡ系被押圧物への多孔質ニップロールによる押圧・乾燥処理後のフィルムの水分含有率が３０〜５０重量％であることが好ましい。
【００４７】
本発明においては、十分に乾燥していない又は殆ど乾燥していないＰＶＡ系被押圧物又は乾燥が十分でないＰＶＡ系被押圧物の表面を押圧することも可能であるため、多孔質ニップロールによる押圧後のＰＶＡ系フィルムに、フィルムのズレによって傷がつきやすい。従って、ＰＶＡ系フィルムにかかるズレによる傷付きがないように多孔質ニップロールが加熱ロールに同期回転していることが好ましい。
【００４８】
本発明に用いられる多孔質ニップロールの素材としては、本発明が実施できる限り限定はされず、例えばセラミクス、金属、ゴム等が挙げられるが、多孔質ニップロールは上述したように１００個／ｃｍ２以上の孔が形成されており、孔径も１μｍ以下と十分小さいことから、形状安定性等の観点からセラミクスから構成されていることが好ましい。
【００４９】
本発明に用いられる多孔質ニップロールの表面粗さ（ＳＲａ）を任意に選択することにより、所望の表面状態を有するＰＶＡ系フィルムを得ることができる。具体的には、多孔質ニップロールの表面粗さ（ＳＲａ）を０．５μｍ未満とすることにより、鏡面を有する透明度の高いＰＶＡ系フィルムを得ることができ、一方、多孔質ニップロールの表面粗さ（ＳＲａ）を０．５μｍ以上とすることにより、マット面を有するブロッキング防止性に優れたＰＶＡ系フィルムを得ることができる。
【００５０】
本発明において表面粗さ（ＳＲａ）とは、平坦性の指標として触針式３次元表面粗さ計を用いて、以下の条件で測定されるものをいう。
温度：２３?±２?
湿度：５０％±１０％
本発明ＰＶＡ系フィルムの厚み：０．８μｍ（表面粗さ（ＳＲａ）測定前に、温度：２３
?±２?、湿度：５０％±１０％の条件の下、２４時間養生する。）
測定機器：株式会社小坂研究所製３次元表面粗さ測定器ＳＥ−３０Ｋ
低域カット：０．２５ｍｍ
高域カット：R＋W、
Xピッチ：１μｍ
Ｙピッチ：２μｍ
Ｘ軸方向の送り速さ：０．２ｍｍ／sec
Z測定倍率：１０００
レベリング：最小二乗法
【００５１】
本発明において、ＰＶＡ系フィルムの乾燥処理工程は具体的には、フローティング型ドライヤー等公知の乾燥装置を使用することができるが、表面をハードクロムメッキ処理又は鏡面処理した直径２００ｍｍ〜２０００ｍｍの乾燥用ロールを使用することが好ましい。即ち、製膜化されたＰＶＡ系フィルムの表面と裏面とを複数の乾燥ロールに交互に通過させることにより行なわれる。
【００５２】
乾燥ロールの表面温度は特に限定されないが、６０〜１００?であることが好ましい。かかる表面温度が６０?未満ではＰＶＡ系フィルムが乾燥不良となる可能性があり、１００?を超えるとＰＶＡ系フィルムが乾燥しすぎることとなる。特に乾燥後に、ＰＶＡ系フィルムに延伸処理を行う場合には、所望の延伸処理ができない等の問題が発生することがあるため、乾燥ロールの表面温度が１００?を超えることは好ましくない。
【００５３】
一方、ＰＶＡ系フィルムに水を噴霧する等により、水分を吸収させる等をして、所望の水分含有率に調整してもよい。
【００５４】
また、上述したようにＰＶＡ系フィルムを形成した後、所望に応じて延伸処理を行うことにより、フィルムに引裂強度の向上等機能性を付与することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明によれば、多孔質ニップロールを使用することで、ポリビニルアルコール系フィルムの単に生産効率を向上させることが可能であるばかりでなく、ポリビニルアルコール系フィルムにブロッキングを防止するマット面又は透明性に優れた鏡面を容易かつ効率的に付与することができるため、産業上非常に有用である。