JP2014218016A - ナーリング装置及び方法並びにフィルムロール製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄手のポリマーフィルムに、割れが無く、ナーリング高さのヘタリが少ないナーリングを付与する。
【解決手段】周面に突起４２を有するナーリングローラ３６と、平坦な周面の支持ローラ３８とによりポリマーフィルム１６を挟持して搬送する。支持ローラ３８を、ナーリングローラ３６とポリマーフィルム１６との接触位置よりも搬送方向下流側位置として、ナーリングローラ３６にポリマーフィルム１６を巻き掛ける。ナーリングローラ３６を融点近傍の温度に加熱する。支持ローラ３８の温度を０℃以上１００℃以下にする。ポリマーフィルム１６が突起４２を介して加熱され、支持ローラ側フィルム面１６ａとは温度差を有する。突起４２によるナーリング凹部５２の周囲に、肉厚で幅が広い囲撓***部５４が形成される。この囲撓***部５４によって、割れが無く高く、且つヘタリが少なくナーリング４４が得られる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ナーリング装置及び方法並びにフィルムロール製造方法に関するものである。

ポリマーフィルムは、優れた光透過性や柔軟性を有し、軽量薄膜化が可能であるため、光学フィルム等として多岐に利用されている。ポリマーフィルムとしては、セルロースアシレートなどを用いたセルロースエステル系フィルムを初め、ＰＥＴフィルム、アクリルフィルムなど各種フィルムが知られている。例えば、セルロースエステル系フィルムは、写真感光用フィルムや、液晶表示装置の構成部材である偏光板の保護フィルムや位相差フィルム等の光学フィルムに用いられている。

ポリマーフィルムの製造過程、または、製造されたポリマーフィルムを保管や輸送のためにロール状に巻き取ってフィルムロールを製造する過程において、ポリマーフィルムの側部にはナーリングと呼ばれる微小な凹凸が付与される。ナーリングは、少なくとも一方の周面に突起が形成された一対のローラ間にポリマーフィルムを通過させ、この通過の際に突起をポリマーフィルムに押し付けることによって付与される。このようにして付与されたナーリングは、ポリマーフィルムのハンドリングを高める作用や、フィルムロールの巻きズレや変形を防ぐ作用を有する。

上述のように、ポリマーフィルムにナーリングを付与することは有効であるが、ナーリングを付与する際にポリマーフィルムの温度が低いと、変形し難い状態でポリマーフィルムが押圧されるので、十分な高さのナーリングを形成することができない。また、ナーリング高さを高くしようとして、ポリマーフィルムへの接触圧力を高めるとナーリングから微小な割れ（クラック）が発生する。また、形成されたナーリングにヘタリ（搬送や保管の際の押圧や、時間の経過に伴って突起が小さくなること）が生じ易い。このため、特許文献１、２では、加熱したナーリングローラでポリマーフィルムを押圧してナーリングを付与している。また、特許文献３では、ナーリングローラの表面温度をフィルムのガラス転移温度とフィルムの融点温度との関係に基づき求めて、この表面温度にてフィルムにナーリングを付与している。また、フィルムを目的とする温度にまで加熱可能なように、支持ローラへのラップ角度を例えば１８０°に設定している。特許文献４では、ナーリングローラ（エンボスロール）の表面温度、バックロールの表面温度、ナーリングロールのロール径、及びバックロールの材質のうち少なくとも二以上を種々組み合わせて調整することにより、ナーリングの凸部の耐つぶれ率を改善している。

特開２００３−１７５５２２号公報 特開２００９−０７３１５４号公報 特開２００９−２８８４１２号公報 特許第５１０５０３３号公報

ナーリングを付与する際に、ポリマーフィルムの温度が低すぎると十分な高さのナーリングを付与することができない。反対にポリマーフィルムの温度が高すぎると、ポリマーフィルムが破断したりする他に、意図した形状のナーリングを付与することができない。このため、ローラを加熱する場合は、ポリマーフィルムの温度が適正な温度範囲になるようにローラの温度を制御する必要がある。

しかし、特許文献１〜３に示されるような従来の手法は、ローラとポリマーフィルムとの接触がローラ間をポリマーフィルムが通過する僅かな期間だけであり、この僅かな期間で加熱とナーリングの付与とを同時に行っている。しかも、製造効率の観点から、近年ではポリマーフィルムの搬送速度が１００ｍ／ｍｉｎを超える範囲での高速搬送でのナーリング付与が求められている。このため、ローラとポリマーフィルムとの接触時間がさらに短くなり、ポリマーフィルムの温度制御が難しく、安定したナーリングの付与ができない。

特に、次の工程で、ポリマーフィルムにハードコート層などの塗膜を形成する場合には、この塗膜分を考慮して、通常のものよりもナーリング高さを高くする必要がある。ある程度のフィルム厚みがある場合にはナーリング高さを高くすることが可能であるが、２５μｍ以上６０μｍ以下の薄手フィルムの場合には、ナーリング高さを高くしようとすると、ナーリングの窪み部分にクラックが発生してポリマーフィルムが割れやすくなる。しかも、薄手のポリマーフィルムに対して１５μｍ程度の高さを有するナーリングを付与する場合には、ヘタリ易くなる。特許文献４では、例えば、ナーリングの凸部の耐つぶれ率を高めるために、エンボスロールの表面温度を高くし、かつバックロールの表面温度を高くしている。しかし、この特許文献４の方法でも、ナーリングのヘタリ及び割れを十分に抑制することができない。

本発明は、上記背景を鑑みてなされたものであり、薄手のポリマーフィルムに対して、クラックを発生させることなく、ナーリング高さが高く、ヘタリの少ないナーリングを付与することができるナーリング装置及び方法並びにフィルムロール製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のナーリング装置は、搬送される帯状のポリマーフィルムに対してナーリングを付与するナーリング装置であって、ナーリングローラと支持ローラとを備える。ナーリングローラは、周面に突起を有し、ポリマーフィルムの第１面に接触し、ポリマーフィルムを融点±２０℃の温度にする。支持ローラは、平坦な周面を有し、ナーリングローラとポリマーフィルムとの接触位置よりも搬送方向下流側位置で、第１面とは反対側の第２面に接触しナーリングローラとの間でポリマーフィルムを挟持する。ナーリングローラに対するポリマーフィルムのラップ角度は、５°以上２０°以下である。支持ローラの表面温度は、１００℃以下の温度にする。なお、ポリマーフィルムの融点とは、示差走査熱量計ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃ）を用いて１０℃／ｍｉｎでサンプルを加熱した時に現れる吸熱ピークの温度（融点Ｔｍ）をいう。

ポリマーフィルムとナーリングローラの接触時間は、２ｍ秒以上８０ｍ秒以下であることが好ましい。また、ポリマーフィルムの厚みＦｔは２５μｍ以上６０μｍ以下であり、ナーリングローラ側のナーリング高さをＨｎ１とする場合に、ナーリング高さＨｎ１を、Ｆｔ×０．０５以上Ｆｔ×０．３０以下とすることが好ましい。ナーリングローラ及び支持ローラは、ポリマーフィルムの幅方向両側部に設けられ、ナーリングは、ポリマーフィルムの幅方向両側部に付与されることが好ましい。ポリマーフィルムはセルロースアシレートフィルムであり、ナーリングローラの温度は２７０℃以上３１０℃以下であり、支持ローラの温度は０℃以上１００℃以下であることが好ましい。

本発明のナーリング方法は、上記のナーリング装置を用い、ポリマーフィルムにナーリングを付与する。また、本発明のフィルムロール製造方法は、上記ナーリング方法によりナーリングを付与するナーリング工程と、ナーリングの付与されたポリマーフィルムを巻き取る巻き取り工程とを含む。

本発明は、ウェブを搬送方向上流側のナーリングローラの外周にポリマーフィルムを巻き掛けて加熱した後に、このナーリングローラよりもウェブ搬送方向下流側の支持ローラにより、ナーリングローラとの間でポリマーフィルムを挟持してナーリングを付与するから、ポリマーフィルムがナーリングローラに接触する短い時間にナーリングローラによりポリマーフィルムを加熱することができる。そして、加熱の後に、支持ローラとの間でポリマーフィルムを挟持してナーリングを付与し、支持ローラはナーリングローラの温度よりも低く設定されているため、支持ローラ側フィルム面でのナーリングの突出量が抑えられる。また、ナーリングローラ側のフィルム面はナーリングローラの突起に接触して加熱されるため、ナーリング付与部分のみに集中的に加熱することができ、ナーリングローラ側フィルム面での突出量が増大する。この突出した肉厚部分は突起の接触により加熱されるため、裾野が広く且つ高い肉厚部となり、ナーリングのヘタリが抑えられる。また、突起により予熱した後に、ポリマーフィルムの挟持による押圧でナーリングを付与し、支持ローラ側のフィルム面は、支持ローラとの接触により、ナーリングローラ側の温度よりも低くされる。このため、支持ローラ側フィルム面では剪断変形が抑えられるため、クラックが発生することが無くなる。

フィルムロール製造設備の概略の一例を示す側面図である。 ナーリングを付与している状態を下から見た斜視図である。 ナーリング装置の概略の一例を示す側面図である。 突起の一例を示す斜視図である。 ナーリングが付与される状態を説明する断面図である。 突起により形成されるナーリングを示す断面図である。 クラックの発生を説明する断面図である。

図１に示すように、本発明のフィルムロール製造設備１０は、フィルム製造ライン１２、ナーリング装置１３、巻取り装置１４を有する。フィルム製造ライン１２は、図示は省略したが、流延装置、テンタ、乾燥装置を有し、例えば溶液製膜方法により、帯状のポリマーフィルム１６（例えばＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルム）を製造する。

巻取り装置１４は、例えばターレットアーム１８を有し、巻取り軸２０にセットされた巻き芯２２にポリマーフィルム１６を巻き取る。ターレットアーム１８は図示しないアーム駆動部によって１８０度間欠回転し、巻き芯２２を巻取り位置ＰＳ１と、巻き芯交換位置ＰＳ２とに選択的に切り換える。ターレットアーム１８は、ガイドアーム２４と、このガイドアーム２４の先端にガイドローラ２６とを有する。ガイドローラ２６は、ターレットアーム１８の回転時にポリマーフィルム１６に接触し、ポリマーフィルム１６のターレットアーム１８やアーム取付軸２８への接触を防止する。

巻取り位置ＰＳ１では、搬送ローラ３０から送られてくるポリマーフィルム１６を巻き芯２２に巻き取る。また、巻き芯交換位置ＰＳ２では、一定長さのポリマーフィルム１６を巻き取って満巻きとなったフィルムロール３２を巻き芯２２と一緒に巻取り軸２０から取り外し、この巻取り軸２０には新たな空の巻き芯２２がセットされ、巻き芯２２の交換が行われる。

巻取り位置ＰＳ１で、所定の長さのポリマーフィルム１６が巻き芯２２に巻き取られて、フィルムロール３２が満巻きに近い状態になると、ターレットアーム１８が１８０度回転し、巻き芯交換位置ＰＳ２に満巻きに近いフィルムロール３２を位置させる。また、巻取り位置ＰＳ１には空の巻き芯２２が位置決めされる。フィルムロール３２が所定の長さとなると、図示しない巻替え装置が作動して、ポリマーフィルム１６が切断される。切断された先行フィルムの後端部は巻き芯交換位置ＰＳ２にてフィルムロール３２に巻き取られる。また、切断された後行フィルムの先端部は巻取り位置ＰＳ１にて空の巻き芯２２に巻き取られる。

以下、同じように、巻き芯２２にポリマーフィルム１６が巻き取られることにより、連続して送られてくるポリマーフィルム１６がフィルムロール３２の形態として、製品となる。このようにして得られたポリマーフィルム１６は、偏光板保護フィルムや位相差フィルムとして用いられる。また、ポリマーフィルム１６に、次の塗布工程で、光学的異方性層、反射防止層、防眩機能層等が付与され、高機能フィルムとして用いられる。

フィルム製造ライン１２と巻取り装置１４との間には、ナーリング装置１３が設けられている。ナーリング装置１３は、ナーリングローラ３６と支持ローラ３８と加熱制御機構４０と冷却制御機構４１とを備える。このナーリング装置１３により、ポリマーフィルム１６にナーリング４４（図２参照）を付与するナーリング工程が行われる。

図２に示すように、ナーリング装置１３は、ナーリングローラ３６と支持ローラ３８とによってポリマーフィルム１６を挟持（ニップ）し、多数の突起４２をポリマーフィルム１６に押し当てる。これにより、ポリマーフィルム１６にナーリング４４（微細な凹凸）が付与される。

図３に示すように、ナーリングローラ３６は、外周面に多数の微細な突起（ナーリング歯）４２を有する。図４に示すように、突起４２は例えば角錐台形状であり、角錐を底面に平行な平面で切り、小角錐の部分を除いた形状になっている。これら突起４２はマトリックス状に多数並べて形成されている。突起４２の高さＨｔ１は５０μｍであり、底面の一辺の長さＬｔ１は８５０μｍであり、上面４２aの一辺の長さＬｔ２は２５０μｍである。突起４２の高さＨｔ１は２０μｍ以上１００μｍ以下、長さＬｔ１は５００μｍ以上１０００μｍ以下、長さＬｔ２は１００μｍ以上５００μｍ以下が好ましい。また、突起４２の配置ピッチは、５００μｍ以上２０００μｍ以下であることが好ましく、８００μｍ以上１２００μｍ以下であることがより好ましい。突起４２は角錐台に限られず、他の円錐台やその他の形状であってもよい。

図３に示すように、支持ローラ３８は突起４２が無い平坦な外周面を有する。この支持ローラ３８は、ナーリングローラ３６に対し、ポリマーフィルム１６の搬送方向下流側位置で、ナーリングローラ３６に接するように配されている。具体的には、ナーリングローラ３６の中心を通る鉛直線ＣＬ１と、支持ローラ３８とナーリングローラ３６との中心を結ぶ線分ＣＬ２との交差角度θ１が１０°になっている。この交差角度θ１は水平面内で搬送されるポリマーフィルム１６がナーリングローラ３６に巻き掛けられるラップ角度と同義である。この交差角度（ラップ角度）θ１は、５°以上２０°以下が好ましい。ラップ角度θ１が５°以上であると適正な接触時間となり所望の変形が得られる。また、ラップ角度θ１が２０°以下であると、フィルムのツレが大きくなることに起因する搬送不良とならない。

ナーリングローラ３６及び支持ローラ３８は両端で図示しない軸受により回転自在に支持されている。また、支持ローラ３８の軸受にはニップ圧調節機構３９が設けられている。ニップ圧調節機構３９は、ポリマーフィルム１６のニップ圧を適正に維持する。なお、ニップ圧調節機構３９は、ナーリングローラ３６側に設けてもよく、また両方のローラ３６，３８に設けてもよい。

加熱制御機構４０は、加熱器４６、温度センサ４８、制御部５０を有する。加熱器４６は、ナーリングローラ３６の近傍に配置される。制御部５０は、加熱器４６を制御して、ナーリングローラ３６を一定の温度に加熱する。加熱器４６としては、ナーリングローラ３６に対して熱風を当てるもの、ナーリングローラ３６に対してセラミックヒータなどにより赤外線を当てるもの、ナーリングローラ３６の近傍で磁界変化を発生させることによりナーリングローラ３６を誘導加熱するもの、ナーリングローラ３６内にオイルや水蒸気などの温調媒体を循環させるものなど様々なタイプのものや、これらを組み合わせた複合タイプのもの等を用いることができる。なお、ナーリングローラ３６を誘導加熱する場合、ナーリングローラ３６を、鉄、ＳＵＳ４４０、超硬材などの強磁性金属、またはこれらを含む金属から形成する。

温度センサ４８は、例えば、熱電対、放射温度計等からなり、常時または所定周期でナーリングローラ３６の温度を測定して制御部５０に通知する。制御部５０は、温度センサ４８からの情報に基づいて、ナーリングローラ３６が予め設定された所定の温度範囲内に収まるように加熱器４６を駆動制御する。

制御部５０は、ナーリング４４を付与する時の（すなわち、ポリマーフィルム１６がナーリングローラ３６と支持ローラ３８との間を通過する時の）ナーリングローラ３６の表面温度が融点±２０℃となるように、ナーリングローラ３６の温度を制御する。

ナーリングローラ３６の温度がポリマーフィルム１６の融点−２０℃よりも低いと、十分な高さのナーリング４４が形成されない問題や、ポリマーフィルム１６が割れてしまう問題がある。また、ナーリング４４がヘタリ易い。反対に、ナーリングローラ３６の温度がポリマーフィルム１６の融点＋２０℃よりも高いと、ポリマーフィルム１６が破断してしまう虞れがあり、しかも意図した形状のナーリング４４を形成することができなくなる。このような問題は、厚いポリマーフィルム１６を搬送する場合よりも、薄いポリマーフィルム１６を搬送する場合の方がより顕著となる。このようにして、融点±２０℃の融点近傍範囲にポリマーフィルム１６が加熱されるため、ポリマーフィルム１６の弾性率が低下して、ナーリングローラ３６側のフィルム面（第１面）１６ｂに、囲繞***部５４が形成される。しかも、囲繞***部５４の裾野の幅Ｎｗ１が広く、且つナーリング高さＨｎ１が高いものが得られる。なお、ナーリング凹部５２と裏面***部５５は、熱変形ではなくナーリングローラ３６の押し込み力により形成されるものであり、加熱することにより、ナーリング凹部５２の深さと裏面***部５５の高さは減少する傾向を示す。

ナーリングローラ３６はポリマーフィルム１６の融点＋２０℃に加熱されるため、ポリマーフィルム１６を間に介して接触する支持ローラ３８も、連続処理の場合にはナーリングローラ３６の加熱に応じて上昇することがある。このため、支持ローラ３８を冷却制御機構４１によって温度制御し、一定の温度範囲に維持する。なお、常温環境下からポリマーフィルム１６が連続して送られてくる場合には、ナーリングローラ３６に比べて温度が低いポリマーフィルム１６によって常時支持ローラが冷却されるため、昇温することが無い場合もある。このような場合には、冷却制御機構４１の冷却制御を停止したり、冷却制御機構４１を省略したりしてもよい。

冷却制御機構４１は、冷却器４７、温度センサ４９、制御部５１を有する。冷却器４７は制御部５１によって制御され、支持ローラ３８を冷却する。冷却器４７としては、支持ローラ３８に対して冷却風を当てるもの、支持ローラ３８内にオイルや水などの温調媒体を循環させるものや、これらを組み合わせた複合タイプのもの等が用いられる。

温度センサ４９は、常時または所定周期で支持ローラ３８の温度を測定して制御部５１に通知する。制御部５１は、温度センサ４９からの情報に基づいて、支持ローラ３８を所定の温度になるように冷却器４７を駆動制御する。支持ローラ３８の温度は、０℃以上１００℃以下の適宜範囲に設定される。支持ローラ３８の温度が１００℃を超えると支持ローラ側フィルム面（第２面）１６ａの突出量が増加してしまい、この増加分に対応してヘタリやすくなる。また、支持ローラの温度が０℃未満であると、ローラ表面に結露が発生する不具合がある。

図２に示すように、ナーリングローラ３６、支持ローラ３８は、ポリマーフィルム１６の両側部にそれぞれ設けられている。そして、ナーリング４４は、ポリマーフィルム１６の両側部に付与される。同様に、加熱器４６、冷却器４７、温度センサ４８，４９（図２では図示を省略している）も、ナーリングローラ３６や支持ローラ３８に対応してポリマーフィルム１６の両側部にそれぞれ設けられている。そして、制御部５０，５１（図２では図示を省略している）は、ポリマーフィルム１６の両側部のナーリング４４がそれぞれ最適な条件で形成されるように、加熱器４６及び冷却器４７を駆動制御する。

以上のように、ナーリングローラ３６及び支持ローラ３８の温度を管理し、ポリマーフィルム１６の温度を適正な範囲内に保つことで、安定したナーリング４４の付与が可能となる。しかし、ナーリングローラ３６とポリマーフィルム１６との接触時間が短いと、この短い時間でポリマーフィルム１６の内部まで適正な温度とするようにナーリングローラ３６の温度を制御することは難しく、安定したナーリング４４を付与することができない。

このため、図３に示すように、ナーリング装置１３では、支持ローラ３８よりもポリマーフィルム１６の搬送方向Ａの上流側にナーリングローラ３６を配置して、ポリマーフィルム１６をナーリングローラ３６に巻き掛けている。ラップ角度θ１は例えば１０°である。このラップ角度θ１は、ナーリング４４を付与する時のナーリングローラ３６の表面温度が融点±２０℃となるように、ナーリングローラ３６の温度を制御する。具体的には、ラップ角度θ１は５°以上２０°以下であることが好ましい。ラップ角度θ１が大きくなるほどポリマーフィルム１６とナーリングローラ３６との接触時間が長くなるので、ナーリングローラ３６の温度制御が容易となる。一方、ラップ角度θ１が大きすぎると、加熱により強度の低下したポリマーフィルム１６が破断や変形する恐れがある。

適正なラップ角度θ１は、ナーリングローラ３６の温度やポリマーフィルム１６の搬送速度によって変化する。このため、ナーリングローラ３６の温度や搬送速度に応じてラップ角度θ１を決定する。具体的には、ナーリングローラ３６の温度が高い場合はラップ角度θ１を小さくし、ナーリングローラ３６の温度が低い場合はラップ角度θ１を大きくする。

このように、ナーリング装置１３では、ナーリングローラ３６にポリマーフィルム１６を巻き掛けて、予め突起４２をポリマーフィルム１６に接触させて、突起４２を介してポリマーフィルム１６を加熱することができる。そして、一定温度への加熱後に、ナーリングローラ３６と支持ローラ３８とのニップにより、ポリマーフィルム１６にナーリング４４が付与される。

ナーリング４４の形成に影響を及ぼす要因としては、ナーリングローラ３６の温度やラップ角度θ１、ポリマーフィルム１６の搬送速度の他、ナーリング４４を付与する時のポリマーフィルム１６のニップ圧、及び、ポリマーフィルム１６の特性（熱伝導率、ヤング率の温度関数、弾性変形率など）が挙げられる。良好なナーリングが形成されるように、これら各要因を設定する。

以上のように、本発明では、ポリマーフィルム１６を搬送方向上流側のナーリングローラ３６の外周に巻き掛けて加熱した後に、ナーリングローラ３６と支持ローラ３８との間を通過させて、ナーリング４４を付与することにより、ナーリングローラ３６の温度制御を容易とし、安定したナーリング４４を付与することができる。特に、ナーリング４４を付与するための突起４２がナーリングローラ３６に付されており、ポリマーフィルム１６のナーリングローラ３６への巻き掛けによって、突起４２を介してポリマーフィルム１６がナーリング付与部分に対し加熱される。このように、突起４２により集中的にナーリング付与部分に対し加熱することができ、短時間のフィルム接触でも十分な加熱が可能になる。なお、ポリマーフィルム１６とナーリングローラ３６の接触時間は、２ｍ秒以上８０ｍ秒以下が好ましく、１０ｍ秒以上５０ｍ秒以下がより好ましい。２ｍ秒以上であると、突起４２からポリマーフィルム１６にナーリング４４付与のための熱伝達が容易になる。また、８０ｍ秒以下であると、過剰加熱がなくなり、適正なナーリング４４を形成することができる。さらに、１０ｍ秒以上５０ｍ秒以下であると、２ｍ秒以上８０ｍ秒以下に比べて、より好ましい結果が得られる。

その後、支持ローラ３８とのニップにより、図５に示すように、突起４２によりポリマーフィルム１６にナーリング凹部５２が形成され、この凹部５２の形成に伴い、凹部５２の周囲に突起４２を囲むようにフィルム１６の一部が***する。この***により囲繞***部５４が形成される。囲繞***部５４は、ポリマーフィルム１６が十分に加熱された状態で形成されるため、ハッチングで示す部分が囲繞***部５４の形成に寄与することになる。これにより、図６に示すように、囲繞***部５４の裾野の幅Ｎｗ１が２０μｍ以上６０μｍ以下となり、しかもナーリング高さＨｎ１も高くなる。ナーリング高さＨｎ１は、ポリマーフィルム１６の厚みＦｔが２５μｍ以上６０μｍ以下である場合に、Ｆｔ×０．０５以上Ｆｔ×０．３０以下であることが好ましい。

また、凹部５２の形成に伴い、支持ローラ側フィルム面１６ａに裏面***部５５が***する。裏面***部５５は角錐台形状であり、裾野の幅Ｎｗ２は１００μｍ以上３００μｍ以下であり、高さＨｎ２は１μｍ以上６μｍ以下である。

図３に示すように、支持ローラ３８は冷却制御機構４１により、０℃以上１００℃以下の温度範囲内になるように温度制御されるため、支持ローラ３８に接触するフィルム面１６ａは加熱されることがない。したがって、突起４２の押圧による変形が支持ローラ側フィルム面１６ａに現れることは少なく、上記のように僅かな***高さＨｎ２を有する裏面***部５５となる。一方、突起４２によってナーリングローラ側フィルム面１６ｂは十分に加熱されているため、突起４２によって溶融変形が促進され、これが凹部５２の周囲の***につながり、囲繞***部５４が得られる。囲繞***部５４は、溶融変形が促進されることから、幅Ｎｗ１及び高さＨｎ１がヘタリに耐えうる十分な幅及び高さを有する。しかも、溶融変形の促進によって、剪断応力が抑制されるため、図７に示すようなクラック６０が発生することがない。

これに対して、特許文献３のように、支持ローラ側にポリマーフィルムを巻き掛けて、支持ローラ側からポリマーフィルムを加熱してしまうと、ポリマーフィルム全体が加熱される。このため、図７に示すように、ナーリングローラ側フィルム面１６ｂに突起４２によってナーリング凹部５６が形成される他に、支持ローラ側フィルム面１６ａにも、ナーリング凹部５６に対応する形でナーリング突起５８が形成される。しかも、このナーリング凹部５６及びナーリング突起５８が形成される際に、ナーリング凹部５６の内側角部からナーリング突起５８の外側角部にかけての剪断応力によって、クラック６０が発生し易くなる。また、ナーリング凹部５６に対応して反対側面にナーリング突起５８が形成されるため、ナーリング凹部５６の周囲に形成される囲繞***部５７の高さ及び幅は、図５の囲繞***部５４に比べて小さくなる。したがって、ナーリング突起５８と囲繞***部５７との高さを加算した総合ナーリング高さが、図６の囲繞***部５４の高さＨｎ１と同じであっても、凸部としての囲繞***部５７、ナーリング突起５８が両面に分散される分、ヘタリ易くなる。しかも、矩形等の環状突起からなりヘタリに強い構造となっている囲繞***部５７の幅及び高さが本発明の囲繞***部５４に比べて小さいため、ヘタリ易い。また、クラック６０が発生するため、次の塗布工程などで塗布液がクラック６０を介して裏面側に回り込む不都合が発生する。

本発明のナーリング装置及びナーリング方法によれば、図６に示すように、薄手のポリマーフィルム１６に対して、十分な高さのナーリング４４を安定して付与することができるので、ポリマーフィルム１６を巻き取ったフィルムロール３２の形態において、フィルムの巻きズレを防止する効果が高い。また、次工程において、各種塗布膜を形成する場合でも、十分な高さのナーリング４４によって、ヘタリが抑えられる。したがって、塗布後の巻き取りの際に、ナーリング４４のヘタリに起因して塗布面が搬送ローラ等に貼りついて搬送不良となることがない。

ポリマーフィルム１６は、単層であっても複層（例えば、プラスチック支持体上に薄膜が複数層形成されたもの）であってもよい。さらに、ポリマーフィルム１６としては、光学機能性を有するものに限定されず、樹脂フィルムに蒸着層、塗布層などが形成された記録媒体、樹脂フィルムに有機膜、無機膜が積層された防湿防気フィルムなど、各種のものを用いることができる。

上記実施形態では、図３に示すように、温度センサ４８によりナーリングローラ３６の温度を測定し、この測定結果に基づいてナーリングローラ３６の温度を制御する例で説明したが、温度センサ４８は省き、ポリマーフィルム１６の搬送速度などによるナーリングを付与する際の条件に応じた一定の熱を加熱器４６からナーリングローラ３６に供給してもよい。同様にして、温度センサ４９も省き、ナーリングを付与する際の条件に応じて支持ローラ３８を冷却してもよい。

上記実施形態では、フィルム製造ライン１２と、巻取り装置１４との間でナーリング４４を付与する例で説明をしたが、フィルム製造ライン１２内に本発明のナーリング装置１３を配置して、製造中のフィルムに対してナーリング４４を付与してもよい。

上記実施形態では、ポリマーフィルム１６の幅方向両側部にナーリングローラ３６と支持ローラ３８とを設けたが、これらナーリングローラ３６及び支持ローラ３８のいずれか一方または両方は、ポリマーフィルム１６の幅方向に長い１本のローラから構成してもよい。この場合、ナーリングローラの外周のうちナーリングを付与する部分（ナーリングローラの両側部の外周）に突起４２を設ければよい。

また、上記実施形態では、ナーリングローラ３６を加熱することによって、ナーリング付与前のポリマーフィルム１６を加熱したが、これに加えて、例えば、ヒータからの熱風を送風することによってナーリング付与前のポリマーフィルム１６を予熱してもよい。もちろん、ポリマーフィルム１６をヒータにより直接加熱したり、予熱ローラに接触させて加熱したりしてもよい。

以下、表１をもとに、本発明の実験例について説明する。

実験１〜６では、図３に示すように、ラップ角度θ１を１０°として、ナーリングローラ３６を支持ローラ３８よりも搬送方向上流側に配置したナーリング装置１３を用い、ナーリングローラ３６の温度を２９０℃とし、支持ローラ３８の温度を、１５℃、２０℃、５０℃、１００℃、１３０℃、２７０℃と変化させた。また、実験７〜１２では、支持ローラ３８の温度を２５℃とし、ナーリングローラ３６の温度を２００℃、２５０℃、
２７０℃、３００℃、３１０℃、３５０℃に変化させた。実験１３では、実験１に対し、支持ローラ３８の周面を突起無しのフラットから突起有りとし、支持ローラの温度を２５℃とした以外は、実験１と同じ条件とした。支持ローラ３８の突起はナーリングローラ３６に形成した突起４２と同形状である。実験１４は、ナーリングローラ３６の突起４２を無くしてフラットとした以外は実験１３と同じ条件とした。この実験１４は、具体的には、実験１３のナーリングローラと支持ローラとの位置を入れ替えたものと同じである。実験１５〜１９では、実験１の支持ローラ３８の温度を２５℃とし、ナーリングローラ３６へのポリマーフィルム１６のラップ角度θ１を０°、５°、１０°、２０°、４０°とした以外は実験１と同じ条件とした。各実験において、フィルムの搬送速度（巻き取り速度）を１００ｍ／ｍｉｎとし、ナーリング付与時のニップ圧を３００Ｎとした。

各実験では、ポリマーフィルム１６としてトリアセチルセルロースフィルムを用い、このフィルムにナーリング４４を付与して巻き取った後にナーリング４４のヘタリ率、割れを求めて、評価した。なお、フィルムが破れしまい巻き取りを停止した場合の搬送不可や、発塵があった場合には、その他に記載した。ポリマーフィルム１６の融点はＤＳＣにて測定したところ、２９０℃であった。

ヘタリ率は、フィルムのナーリング部分に、１×１０^６Ｎ／ｍｍ^２の圧力を１８時間かけて、初期の高さＨｔ１に対する減少量の割合を百分率として求めた。ヘタリ評価は、ヘタリ率が３０％以下の場合にＡとし、３０％を超えて６０％以下の場合にＢとし、６０％を超える場合にＣとした。

割れ評価は次のようにして行った。１００ｍの長さのサンプルフィルムの片面に対し、着色したエタノールを塗布し、塗布面とは反対側面にクラックを介して裏回りの有無を確認した。長さ１００ｍでナーリング部（幅１５ｍｍ）の裏周りが発生した個所の数をカウントした。カウント値が「０」の時に、裏周りの発生が無いとして「Ａ」、カウント値が「１または２」の時に「Ｂ」、カウント値が３以上９以下の時に「Ｃ」、カウント値が１０以上の時に「Ｄ」とし、「Ｂ」以上を合格とし、「Ｃ」以下を不合格とした。

総合評価は、ヘタリ率、ヘタリ評価、割れ評価、その他を総合的に判断し、製品として問題ないと判断できる場合は、好ましい方から順に「Ａ」、「Ｂ」とし、製品としては問題があり、改善の必要がある場合は、「Ｃ」，「Ｄ」とした。

実験１〜６では、支持ローラ３８の適正温度範囲を検討した。表１に示すように、支持ローラ３８の温度が０℃以上５０℃以下ではヘタリ率が３０％であり、１００℃ではヘタリ率が４５％、１３０℃ではヘタリ率が６５％、２７０℃ではヘタリ率が６０％であった。割れ評価は、実験１〜６全てにおいて、Ａとなった。

実験７〜１２では、ナーリングローラ３６の適正温度範囲を検討した。ナーリングローラ３６の温度が２００℃の実験７では、ヘタリ率が７０％でヘタリ評価はＣ、割れ評価はＤであった。また、ナーリングローラ３６の温度が２５０℃である実験８ではヘタリ率が７０％、ヘタリ評価及び割れ評価が共にＣであり、総合評価はＤであった。さらに、ナーリングローラ３６の温度が３５０℃の実験１２では、ヘタリ率が３０％、ヘタリ評価及び割れ評価がＡであったものの発塵があり、総合評価はＣであった。これに対して、ナーリングローラ３６の温度が２７０℃である実験９ではヘタリ率が４０％、ヘタリ評価、割れ評価がＢであり、総合評価はＢであった。また、ナーリングローラ３６の温度が３００℃である実験１０及び３１０℃ある実験１１ではヘタリ率が３０％、ヘタリ評価、割れ評価がＡであり、総合評価はＡであった。

実験１３，１４では、ナーリングローラ３６及び支持ローラ３８の周面形状において、突起４２の有無について、検討した。実験１１では、ナーリングローラ３６及び支持ローラ３８の両方に突起４２を形成した。この場合には、ヘタリ率が５０％、ヘタリ評価がＣ、割れ評価がＢであり、ヘタリ評価で問題があり、総合評価がＣとなった。また、実験１４では、ナーリングローラ３６の周面から突起４２を無くしてフラットとし、支持ローラ３８の周面に突起４２を形成したもので、実験１３に対してナーリングローラとフラットローラの位置を入れ替えたものである。なお、ナーリングローラ３６は２９０℃であり、支持ローラ３８は２５℃であった。この実験１４では、ヘタリ率が６０％であり、ヘタリ評価がＣ、割れ評価がＤであり、搬送不可となり、総合評価はＤとなった。

ラップ角度θ１を０°とした実験１５では、ヘタリ率が８０％、ヘタリ評価、割れ評価がＣであり、総合評価はＤとなった。同様にして、ラップ角度θ１を４０°とした実験１７では、ヘタリ率が２５％、ヘタリ評価及び割れ評価がＡであるものの搬送不可となり、総合評価はＤとなった。これに対して、ラップ角度θ１を５°とした実験１４では、ヘタリ率が４５％、ヘタリ評価及び割れ評価がＢであり、総合評価はＢとなった。同様にして、ラップ角度θ１が１０°の実験１７、及びラップ角度θ１が２０°の実験１８では、ヘタリ率が３０％、ヘタリ評価及び割れ評価がＡであり、総合評価がＡとなった。

以上の実験結果により、フラットな周面を有する支持ローラ３８の適正温度範囲は０℃以上１００℃以下であることが分かる。また、突起４２を周面に有するナーリングローラ３６の適正温度範囲は２７０℃以上３１０℃以下であることが分かる。さらに、ナーリングローラ３６のラップ角度θ１は５°以上２０°以下であることが分かる。

１０ フィルムロール製造設備
１２ フィルム製造ライン
１４ 巻き取り装置
１６ ポリマーフィルム
３２ フィルムロール
３４ ナーリング装置
３６ ナーリングローラ
３８ 支持ローラ
４４ ナーリング

Claims (7)

1. 搬送される帯状のポリマーフィルムに対してナーリングを付与するナーリング装置において、
   周面に突起を有し、前記ポリマーフィルムの第１面に接触し、前記ポリマーフィルムの融点±２０℃の表面温度のナーリングローラと、
   平坦な周面を有し、前記ナーリングローラと前記ポリマーフィルムとの接触位置よりも搬送方向下流側位置で、前記第１面とは反対側の第２面に接触し前記ナーリングローラとの間で前記ポリマーフィルムを挟持し、表面温度が１００℃以下の支持ローラとを備え、前記ナーリングローラに対する前記ポリマーフィルムのラップ角度が５°以上２０°以下であることを特徴とするナーリング装置。
2. 前記ポリマーフィルムと前記ナーリングローラの接触時間が２ｍ秒以上８０ｍ秒以下である請求項１記載のナーリング装置。
3. 前記ポリマーフィルムの厚みＦｔが２５μｍ以上６０μｍ以下であり、ナーリング高さをＨｎ１とする場合に、ナーリング高さＨｎ１を、Ｆｔ×０．０５以上Ｆｔ×０．３０以下とする請求項１または２記載のナーリング装置。
4. 前記ナーリングローラ及び前記支持ローラは、前記ポリマーフィルムの幅方向両側部に設けられ、前記ナーリングは、前記ポリマーフィルムの幅方向両側部に付与される請求項１から３いずれか１項記載のナーリング装置。
5. 前記ポリマーフィルムはセルロースアシレートフィルムであり、前記ナーリングローラの温度は２７０℃以上３１０℃以下であり、前記支持ローラの温度は０℃以上１００℃以下である請求項１から４いずれか１項記載のナーリング装置。
6. 請求項１から５いずれか１項記載のナーリング装置を用い、前記ポリマーフィルムにナーリングを付与するナーリング方法。
7. 請求項１から５いずれか１項記載のナーリング装置を用い、前記ポリマーフィルムにナーリングを付与するナーリング工程と、
   ナーリングの付与されたポリマーフィルムを巻き取る巻き取り工程と
   を含むフィルムロール製造方法。

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