JP7106416B2 - エンボス成形用シリコーンゴムローラー、それを用いたプラスチックフィルムの製造方法および製造装置、ならびに表面保護フィルム - Google Patents

エンボス成形用シリコーンゴムローラー、それを用いたプラスチックフィルムの製造方法および製造装置、ならびに表面保護フィルム Download PDF

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Description

本発明はエンボス成形用シリコーンゴムローラー、それを用いたプラスチックフィルムの製造方法および製造装置、ならびに表面保護フィルムに関する。
従来、プラスチックフィルムの表面に梨地形状を成形するためのエンボスローラーとして、例えば、特許文献1に記載されているような表面にシリコーンゴムを被覆したゴムローラーを用いることが提案されている。
シリコーンゴムローラーをエンボスローラーとして用いることで、エンボス成形のために溶融状態にした樹脂とエンボスローラー表面との離型性を向上させることが出来る。これにより溶融樹脂のエンボスローラーへの巻き付きを防止することが出来るために成形速度を向上させることが可能である。また、シリコーンゴムの中に添加される固体粒子の粒径を適宜選択することで梨地模様の表面粗さを制御することも可能である。
さらに特許文献1には、シリコーンゴムの中に充填材として混合している固体粒子のうち、粒子径が19μmを超えるものの体積を固体粒子全体の体積の1%以下とすることにより、プラスチックフィルムのエンボス成形した面に、大きさが0.05mm以上で高さが5μm以上の突起の発生を防止する技術が開示されている。本技術によって製造されるプラスチックフィルムを例えば光学フィルムなどのウェブ製品の表面に貼り合わせて保護するための表面保護フィルムとして用いた際には、上記の突起がないために、それによる打痕の発生を防止することが出来る。
国際公開第2013/080925号
しかしながら、近年、フラットパネルディスプレイに用いられる各種光学フィルムはますます薄型化しており、これらの光学フィルムを表面保護フィルムの貼り合わせ対象(以下、被着体と称す)とした際、上記サイズの突起防止では不十分であり、非常に微小な突起でも打痕となってしまう。
本発明の目的は、上記課題を解決し、表面に凹みがなく、ひいてはエンボス成形したプラスチックフィルム表面に突起を発生させないエンボス成形用シリコーンゴムローラー、そのゴムローラーを用いたプラスチックフィルムの製造方法および装置、ならびに表面に突起がなく被着体に打痕を発生させることのない表面保護フィルムを提供することにある。
上記課題を解決する本発明のエンボス成形用シリコーンゴムローラーは、表面がシリコーンを主成分とするゴム層で被覆されたゴムローラーであって、
上記ゴム層は球状固体粒子を含み、
上記球状固体粒子のうち、粒子径が0.8μm以下であるものおよび30μm以上であるものの体積含有率が、それぞれ球状固体粒子全体の体積の1%以下である。
また、本発明のエンボス成形用シリコーンゴムローラーは、上記球状固体粒子の材質がシリコーンレジンであることが好ましい。
上記課題を解決する本発明のプラスチックフィルムの製造方法は、ダイから溶融樹脂を吐出し、この吐出された溶融樹脂をエンボスローラーと冷却ローラーまたは冷却ベルトとで挟圧しながら冷却することにより溶融樹脂を固化して、ウェブ状のプラスチックフィルムを得るプラスチックフィルムの製造方法であって、
上記エンボスローラーが本発明のエンボス成形用シリコーンゴムローラーである。
また、上記課題を解決する本発明のプラスチックフィルムの製造方法の別の形態は、プラスチックフィルムを加熱し軟化したのち、この軟化したプラスチックフィルムをエンボスローラーと冷却ローラーまたは冷却ベルトとで挟圧しながら冷却することにより固化する、プラスチックフィルムの製造方法であって、
上記エンボスローラーが本発明のエンボス成形用シリコーンゴムローラーである。
上記課題を解決する本発明のプラスチックフィルムの製造装置は、ダイ、エンボスローラー、および冷却ローラーまたは冷却ベルトを備え、
上記ダイからウェブ状に吐出された溶融樹脂が、上記エンボスローラーと上記冷却ローラーまたは上記冷却ベルトとで挟圧されるように、ダイ、エンボスローラー、および冷却ローラーまたは冷却ベルトが配置されたプラスチックフィルムの製造装置であって、
上記エンボスローラーが本発明のエンボス成形用シリコーンゴムローラーである。
また、上記課題を解決する本発明のプラスチックフィルムの製造装置の別の形態は、プラスチックフィルムの加熱手段、エンボスローラー、および冷却ローラーまたは冷却ベルトを備え、
上記プラスチックフィルムの加熱手段で加熱されたプラスチックフィルムが、上記エンボスローラーと上記冷却ローラーまたは上記冷却ベルトとで挟圧されるように、加熱手段、エンボスローラー、および冷却ローラーまたは冷却ベルトが配置されたプラスチックフィルムの製造装置であって、
上記エンボスローラーが本発明のエンボス成形用シリコーンゴムローラーである。
上記課題を解決する本発明の表面保護フィルムは、単層または複数の層で構成された表面保護フィルムであって、
少なくとも一方の最表面が微細な凹凸を持つ梨地面であり、
上記微細な凹凸の凹部は略半球形状であり、凸部は単一の材料で構成されており、
上記凸部を構成する材料と前記凹部が形成されている部分の材料とが同一の材質である。
本発明における各用語は以下のように定義する。
「シリコーンを主成分とするゴム」とは、一般的にシリコーンゴムと呼ばれるゴムと同一のものであって、主鎖がシロキサン結合で構成され、側鎖にメチル基、フェニル基、ビニル基などの有機置換基をもった線状重合体を主成分とする合成ゴムをいう。ここで主成分とは、ゴム成分中に51質量%以上含まれていることをいう。
「球状固体粒子」とは、常温で固体である物質、たとえば金属や鉱物、セラミックスや合成樹脂、ガラスなど、またはこれらの混合物を材質とした粒子であって、粒子各々の形状が略球体である粒子をいう。
「シリコーンレジン」とは、常温で固体であって、ゴム状弾性を示さないシリコーン樹脂をいい、例えばシロキサン結合が三次元網目状に架橋した構造を持つポリオルガノシルセスキオキサン硬化物などが挙げられる。
「エンボスローラー」とは、表面が梨地形状であって、その梨地形状をプラスチックフィルムの表面に転写させることを目的としたローラーをいう。
「冷却ローラー」とは、溶融樹脂に接触し冷却することで溶融樹脂を固化させることを目的としたローラーをいう。
「冷却ベルト」とは、溶融樹脂に接触し冷却することで溶融樹脂を固化させることを目的としたベルトをいう。
「受けローラー」とは、エンボスローラーと対向して配置され、エンボスローラーとともにプラスチックフィルムを挟圧するためのローラーをいい、完全に溶融した樹脂を冷却して固化させる上記の「冷却ローラー」と区別して定義する。
「搬送ベルト」とは、エンボスローラーと対向して配置され、エンボスローラーとともにプラスチックフィルムを挟圧するためのベルトをいい、完全に溶融した樹脂を冷却して固化させる上記の「冷却ベルト」と区別して定義する。
「プラスチックフィルムの加熱手段」とは、長手方向に搬送中のプラスチックフィルムの少なくとも一方の面からプラスチックフィルムを加熱し温度を上昇させる手段をいい、例えば、赤外線ヒーターや熱風発生装置、誘導加熱ローラーなどをいう。
「表面保護フィルム」とは、例えば位相差フィルムや輝度上昇フィルムといった光学用のプラスチックフィルム、金属箔やガラス板、樹脂板などといったシート状またはウェブ状の被着体に貼り合わせることで、被着体の表面を製造工程中や運搬中のキズや汚れと言ったダメージから保護するためのプラスチックフィルムをいう。
本発明により、表面に凹みがなく、ひいてはエンボス成形したプラスチックフィルム表面に突起を発生させないシリコーンエンボス成形用ゴムローラーと、そのゴムローラーを用いたプラスチックフィルムの製造方法および装置が提供される。また、本発明により、表面に突起がなく被着体に打痕を発生させることのない表面保護フィルムが提供される。
本発明のエンボス成形用シリコーンゴムローラーの一実施形態を示す概略断面図である。 本発明のプラスチックフィルムの製造装置の一実施形態を示す概略側面図である。 本発明のプラスチックフィルムの製造装置の別の一実施形態を示す概略側面図である。 本発明のプラスチックフィルムの製造装置の別の一実施形態を示す概略側面図である。 本発明のプラスチックフィルムの製造装置の別の一実施形態を示す概略側面図である。
以下、本発明の最良の実施形態の例を図面を参照しながら説明する。
本発明のエンボス成形用シリコーンゴムローラー(以下、シリコーンゴムローラーと称すことがある)100は、図1に示すように、ローラー芯12にシリコーンを主成分とするゴム層11を被覆している。
ローラー芯12の構造は特に限定されないが、図1に示すように内部に水などの熱媒を流通させるための流路13を設けてあるなど、シリコーンゴムローラー100の表面の温度を制御可能とする構造であることが好ましい。シリコーンゴムローラー100の表面の温度を下げることで、図2~5に示すようなプラスチックフィルムの製造装置におけるエンボスローラー3として用いた場合に溶融状態の樹脂との離型性を向上させ、エンボスローラー3への巻き付きを防止しやすく、また、溶融状態の樹脂を固化する速度を上げやすくなるため、エンボス成形の速度を向上させることが可能となる。ローラー芯12の材質は特に限定されず金属やプラスチック、または繊維強化樹脂など通常の構造材料から適宜選択して使用することができるが、上記同様、温度制御の観点から熱伝導率の低い金属材料を好ましく用いることが出来る。金属材料としては、たとえば炭素鋼やステンレス鋼、アルミニウムおよびアルミニウム合金などを好ましく用いることが出来る。
ローラー芯12の表面を被覆するゴム層11はシリコーンを主成分とするゴム(以下、シリコーンゴムということがある)であれば特に限定されないが、一般にRTV(Room Temperature Vulcanization)シリコーンゴムや液状シリコーンゴムと呼ばれる、架橋によってゴム状弾性体の状態になる前の状態が液状であるシリコーンゴムを用いることが好ましい。架橋前に液状のゴムをローラー芯12に被覆し、架橋することで継ぎ目のない表面を容易に得ることが出来るため、シリコーンゴムローラー100をエンボスローラー3として用いた際に、プラスチックフィルムのエンボス成形面に継ぎ目が転写しない。
ゴム層11をローラー芯12の表面に被覆する方法としては、各種ゴムローラーを製造する場合と同様に、シート状の未架橋ゴムを巻き付けて架橋する方法や、液状の未架橋ゴムを塗布、または吹き付け、または金型内に充填させてから架橋する方法、さらには、架橋済みのゴムチューブにローラー芯12を挿入し接着する方法などがある。
シリコーンゴム層11は球状固体粒子を含み、球状固体粒子のうち、粒子径が0.8μm以下であるものおよび30μm以上であるものの体積含有率は、それぞれ球状固体粒子全体の体積の1%以下である。また、球状固体粒子のうち、粒子径が8μm以上であるものの体積含有率が、球状固体粒子全体の体積の1%以下であることが好ましい。また、球状個体粒子のうち、粒子径が0.8μm以下であるものおよび8μm以上であるものの体積含有率が、それぞれ球状固体粒子全体の体積の0.1%以下であることがさらに好ましい。
本発明者らは、表面保護フィルムを厚み50μm以下のシクロオレフィン樹脂(COP)フィルムなどの薄物光学フィルムといった被着体に貼合した際に、被着体表面に発生する打痕の原因が、表面保護フィルムのエンボス成形面上にある大きさ30μm以上の突起であることを見出した。その突起はエンボス成形用シリコーンゴムローラー表面にある大きさが30μm以上の微小凹みに溶融樹脂が流れ込むことで形成されるものであり、その原因の多くがシリコーンゴムに含まれる粒子のうち、粒子径が0.8μm以下の微小な粒子が凝集したもの、および30μm以上の粗大粒子の脱落であることを突き止めた。ここで、フィルム表面上の突起およびシリコーンゴムローラー表面の微小凹みの大きさとは、各欠点の各々の表面方向において、最も長さが長くなる方向における長さ、いわゆる主軸長をいう。また、粒子の形状が破砕形状などのランダムなものではその形状によって粒子径によらず凝集しやすいことも判明した。
これらの知見をもとに鋭意検討した結果、ゴムに含まれる粒子を球状固体粒子とし、そのうち、粒子径が0.8μm以下であるものおよび30μm以上であるものの体積含有率を、それぞれ球状固体粒子全体の体積の1%以下とすることで、フィルムにエンボス加工を施す際に問題となる30μm以上の大きさの微小凹みの多くを解消出来ることを見出した。さらに、粒子径が8μm以上であるものの体積含有率を、球状固体粒子全体の体積の1%以下とすることで、表面をより緻密かつ均一な梨地形状にしやすく、表面保護フィルムを被着体に貼合し巻取った際に、エンボス形成された面の梨地形状が、被着体表面に転写することを防止しやすくなる。また、ゴム層11の表面を研磨加工する際に、切り粉が微細になるため、研磨時のスクラッチ傷を防止しやすくなる。さらに、粒子径が0.8μm以下であるものおよび8μm以上であるものの体積含有率を、それぞれ球状固体粒子全体の体積の0.1%以下とすることで、たとえば面長が3mを超えるようなより大きな表面積を持つ大型のローラーにおいても、粒子の凝集の凝集による微小凹みとスクラッチ傷をより確実に防止しやすくなる。
上記球状固体粒子としては、アルミナ、シリカ、ガラスなどの無機粒子や、フッ素樹脂、アクリル樹脂などの樹脂パウダーなどを用いることができる。また、それらにシランカップリング処理などの表面処理を施したものも適宜用いることが出来る。これらの中でもシリコーンレジン製の粒子を用いることが特に好ましい。本発明者らはシリコーンレジン製の粒子であれば、シリコーンゴムに混ぜた際に、他の粒子に比べ粘度の上昇およびチクソ性の悪化を抑えることが出来ることを見出した。これにより、混合時の気泡発生が抑制され、脱泡も容易となるため、気泡が原因で発生するシリコーンゴムローラー表面の凹みを抑制しやすくなる。
球状固体粒子の平均粒径は、得ようとする梨地面の粗さによって適宜選択されるが、表面保護フィルムとして用いるプラスチックフィルムの梨地面をエンボス成形しようとする場合、2~5μmの平均粒径を持つ粒子を用いることが好ましい。この範囲であれば、フィルム表面にエンボス成形された梨地面によって、離型性と滑り性を付与しつつ、被着体への梨地面の転写を防止しやすくなる。なお、固体粒子の粒子径の測定にはレーザー回折・散乱法を用いた粒度分布測定器(たとえば(株)セイシン企業製LMS-30)を用いることが出来る。
球状固体粒子のシリコーンゴムへの添加量は、得ようとするエンボス梨地面の粗さやゴム硬度によって適宜選択されるが、体積比でゴムと粒子全体の20~70%程度が一般的に取り得る範囲である。
上記球状固体粒子を含むシリコーンゴム層11はエンボス成形用シリコーンゴムローラー100の最表層を被覆していればよい。例えば、上記球状粒子を含むシリコーンゴム層11とローラー芯12の間に、他のゴム層や、ゴム層11とローラー芯12とを接着するための接着剤層を設けてもよい。他のゴム層としては、例えばアルミナ粒子を混合した熱伝導率の高いHTVシリコーンゴムの層や、上記球状固体粒子を含むシリコーンゴム層のゴムよりも軟らかいゴムの層などを好ましく設けることができる。熱伝導率の高いゴム層を設ければ、シリコーンゴムローラー100の表面の温度制御が容易になる。軟らかいゴム層を設ければ、溶融樹脂2やフィルム46のエンボス成形面との接触幅が広くなるため、溶融樹脂2やフィルム46を冷却しやすくなり、エンボス成形の速度を上げやすくなる。
シリコーンゴム層11のゴム硬度は特に限定されないが、40~90Hs JIS A(JIS K 6301-1995)の範囲のゴム硬度が好ましく用いられる。また、上記で例示したように他のゴム層と積層した構成においては、積層したゴム全体で上記範囲をとることが好ましい。ゴム硬度が上記範囲であれば、エンボス成形の際に、シリコーンゴムローラーや対向するローラーの加工精度やフィルムの幅方向の厚みムラによる接触圧力の不均一を緩和しやすくなり、エンボス加工を均一に行いやすくなる。
シリコーンゴム層11の厚みは特に限定されないが、1~15mm程度のゴム層が被覆されることが好ましい。また、上記で例示したように他のゴム層と積層した構成においては、積層したゴム全体で上記範囲をとることが好ましい。この範囲であれば、エンボス成形の際に、シリコーンゴムローラーや対向するローラーの加工精度やフィルムの幅方向の厚みムラによる接触圧力の不均一を緩和しやすく、エンボス加工を均一に行いやすくなる。また、ローラー芯12の内部に熱媒を流通させるなどの構造によってシリコーンゴムローラー100の表面の温度を制御する際にも、温度制御しやすくなる。
シリコーンゴムローラー100は、中央部から端部に向かって外径を漸減させる、いわゆるクラウン形状としてもよい。シリコーンゴムローラー100の長さや剛性(たわみにくさ)、エンボス時の圧力に応じて、適正なクラウン形状を設けることで、幅方向に均一な圧力分布となり、結果、幅方向に均一なエンボス梨地面を持つフィルムを得ることが容易になる。また、シリコーンゴム層11をクラウン形状とすることに代えて、ローラー芯11をクラウン形状として、シリコーンゴム層11は一定の外径とすることでも同様の効果を得ることが出来る。この場合、表面が一定の外径であることにより、軸方向の周速差による摩耗が起きないため、好ましい。
シリコーンゴム層11の表面の除去加工の有無、および除去加工方法は特に限定されないが、仕上げの除去加工として回転砥石による表面研磨加工を行うことが好ましい。回転砥石による表面研磨加工であれば、バイトやサンドペーパーによる切削や研磨に比べスジ状の研磨痕やスクラッチ傷を作りにくく、また、表面を除去加工しない場合に比べ、シリコーンゴムローラー100をエンボスローラーとして使用開始した際の初期摩耗による表面形状の変化を抑制しやすくなる。
図2には、本発明のプラスチックフィルムの製造装置の第1の形態の一例を示す。本発明のプラスチックフィルムの製造装置の第1の形態では、Tダイ1から吐出された溶融樹脂2を冷却ローラー4とエンボスローラー3によって挟圧、冷却することによりプラスチックフィルム6を得る。 次いで必要に応じ、スリット工程21にて裁断、もしくはエッジ23のトリミングを行い、巻取り工程22にてロール状に巻取られ、フィルムロール10となる。その後、必要に応じ再度スリット工程やその他の加工工程を経て製品ロールとなる。なお、ダイはTダイに限定されないが、Tダイが好ましく例示される。
Tダイ1は図示しない押出機によって溶融混練され、送られてきた溶融樹脂2を、図面に対し奥行き方向に設けられたスリットから連続的に吐出することにより、溶融樹脂2をシート状に押し出す。押出機とTダイ1の間にポリマーフィルターと呼ばれる濾過装置を設けると、フィッシュアイと呼ばれる異物や劣化樹脂の混入を低減しやすいため好ましい。Tダイ1のスリットの幅は好ましくはフィルム6の幅方向の一定区間毎に調整可能であって、フィルム6の幅方向の厚み斑を制御する。製膜されるフィルム6の厚みは、溶融樹脂2の吐出速度と冷却ローラー4の回転速度の比によって調整できる。製膜するフィルム6が多層構造である場合には、Tダイ1の上流にフィードブロックと呼ばれる溶融樹脂の積層装置を設けるか、Tダイ1をマルチマニホールド構造と呼ばれる複数のマニホールドを持つ構造とし共押出とすることにより多層フィルムを得ることが可能である。また、フィルム幅方向の溶融樹脂2の流路幅を規制することで、製膜するフィルム6の幅を変更出来る構造としてもよい。
Tダイ1と冷却ローラー2およびエンボスローラー3の位置関係は、調整可能な構造であることが好ましい。通常はエンボスローラー3の表面形状を溶融樹脂2に精度良く転写するために、冷却前の溶融状態で溶融樹脂2を挟圧することが好ましいため、図2に示すようにニップ点に直接溶融樹脂2が侵入するようTダイ1または冷却ローラー4の位置を調整することが好ましいが、フィルム6のそれぞれの面の冷却ローラー4およびエンボスローラー3の転写状態を調整する目的で、Tダイ1と冷却ローラー4およびエンボスローラー3の位置関係を適宜調整してもよい。
溶融樹脂2の温度は使用する樹脂の種類やエンボス成形する速度によって適宜設定されるが、例えば、一般的なポリエチレン樹脂であれば、一般的に130℃から300℃程度の範囲で選択されうる。
冷却ローラー4は例えば内部に熱媒を流通させる流路を有し、表面温度を制御することができる構造のものが用いられる。冷却ローラー4の表面温度は溶融樹脂2の種類や溶融樹脂2と冷却ローラー4との接触時間、および室温や湿度によって適宜設定されるが、製膜速度やフィルムの表面品位の観点から10~60℃であることが好ましい。冷却ローラー4の表面の温度が上記範囲内であれば、実用的な製膜速度の範囲において溶融樹脂2を冷却、固化させることが容易であり、また、製膜中の冷却ローラー4表面上に結露が発生することによるフィルム6の表面品位の悪化を防止することも容易となる。
冷却ローラー4の表面の材質は特に限定されないが、金属またはセラミックスまたは樹脂および樹脂と金属の複合膜、さらにはダイヤモンドライクカーボンなどの炭素系被膜を用いることができる。また、ゴムを冷却ローラー4の表面材質として用いることも可能である。金属としては鉄や鋼、ステンレスやアルミニウムやチタン、クロム、ニッケルなどを好ましく使用できる。また、セラミックスとしては、アルミナや炭化ケイ素、窒化ケイ素などの焼結体を好ましく使用することができる。冷却ローラー4の表面形状は溶融樹脂に転写し、フィルム6のエンボスローラー3と接する面の反対面の面形状となるため、フィルム6の外観品位低下や凸状欠点の発生を防止する観点からも、耐久性および防錆に優れた工業用クロムメッキやセラミックスを用いることが好ましい。冷却ローラー4の表面を金属とするためには、金属素材を用いた通常の機械加工の他、電気メッキや無電解メッキなどの公知の表面処理技術を適宜用いることができる。また、同様にセラミックス表面を得るためには、セラミックス素材を用いた通常の機械加工の他、熔射やコーティングなどの公知の表面処理技術を適宜用いることができる。
冷却ローラー4の表面形状は溶融樹脂2に転写し、フィルム6のエンボスローラー3と接する面の反対面の形状を決定する。したがって、本発明のプラスチックフィルムの製造装置を用いて製造するフィルム6に応じて冷却ローラー4の表面形状は適宜設計されるが、表面保護フィルムを製造する場合には、冷却ローラー4の算術平均粗さRa(JIS B0601:2013)は0.2μm以下であることが好ましく、より好ましくはRa0.1μm以下である。表面保護フィルムを製造する場合には、上記反対面は被着体の表面に粘着させる面(以下、粘着面と称す)となり、その粘着力は粘着面の算術平均粗さRaが大きいほど小さくなり、被着体に粘着しにくくなるため、上記範囲が好ましい。粘着付与剤などの添加剤を樹脂に混ぜることにより、粘着力を強くすることも可能であるが、表面保護フィルムを被着体から剥がした際に被着体に添加剤が残留したり、添加剤によって樹脂の再利用が困難になることがあるため、表面粗さを上記範囲として、樹脂単体で表面保護フィルムとして十分な粘着力を発現させることが品質面でもコスト面でも好ましい。なお、算術平均粗さRaを0.001μm未満とすることは、製作上、非常に困難でありコストもかかることから算術平均粗さRaは0.001μm以上であることが好ましいが、0.001μm未満であっても本発明の効果を失うものでははい。冷却ローラー4の算術平均粗さRaを0.2μm以下にすることは、たとえばバフ研磨加工などの一般的な鏡面研磨加工により達成可能である。
エンボスローラー3は本発明のエンボス成形用シリコーンゴムローラー100である。前述の通り、本発明のエンボス成形用シリコーンゴムローラー100は大きさが30μm以上の表面の凹みが抑制されている。突起欠陥は溶融樹脂がエンボスローラー表面の凹みに流入して固化することによって発生するため、エンボスローラー3として本発明のシリコーンゴムローラーを用いることで、フィルム6のエンボスローラー3側の面に突起欠陥が発生することを抑制することが出来る。製造するフィルム6が表面保護フィルムである場合、前述の通り、大きさが30μm以上の突起欠陥が被着体に打痕を発生させる場合があることが判明しており、本発明によれば、この打痕を大幅に減少させることが出来る。
冷却ローラー4にエンボスローラー3を押し付け、溶融樹脂2を挟圧する手段としては、冷却ローラー2とエンボスローラー3間の隙間またはエンボスローラー3の押し込み量、すなわちエンボスローラー3と冷却ローラー4との相対位置をテーパーブロックなどを挟み込む方法などによって制御する方法を用いてもよいし、エンボスローラー3を押し付ける力をエアシリンダーなどによって制御する方法を用いてもよい。ただし、ニップ点での溶融樹脂2の厚みが100μm以下であるような薄いフィルムを製膜する場合や、エンボスローラー3に被覆されたエラストマーのゴム硬度が90Hs JIS A以上の場合は、押し込み量による制御では圧力の斑が大きくなりすぎてしまう場合があるため、押付力を制御する方法が好ましい。押付圧力は適宜設定されるが、0.1~5kN/m程度の範囲とすることが好ましい。押付圧力が上記範囲であればエンボスローラー3の表面の溶融樹脂2への転写が良好に行われやすい。
また、図3に示すように、冷却ローラー4の代わりに冷却ベルト34との間で溶融樹脂2を挟圧することでも同様にフィルム6を得ることが出来る。
冷却ベルト34は押圧ローラー35と冷却搬送ローラー36によって搬送される。押圧ローラー35は表面にゴムを被覆したゴムローラーであってもよいが、対向するエンボスローラー3がゴムを被覆していることから、押圧ローラー35がゴムローラーであることは必須ではない。押圧ローラー35の表面がゴムではない場合、その表面は工業用クロムメッキなどの一般的な表面処理を用いることが出来る。押圧ローラー35と冷却搬送ローラー36は内部に熱媒を流通させる構造とするなど温度制御機能を有し、冷却ベルト34を冷やす構造のものであることが好ましい。冷却ベルト34を冷やすことによって溶融樹脂との離型性が向上し、高速で製膜しやすくなる。押圧ローラー35は冷却ベルト34を介して、エンボスローラー3との間で溶融樹脂2を挟圧する。冷却搬送ローラー36も同様にエンボスローラー3に対して押し当ててもよいし、押し当てずに近接させているだけでもよい。冷却搬送ローラー36をクラウン形状とすると冷却ベルト34が蛇行しにくくなるため好ましい。なお、冷却搬送ローラー36は複数本合ってもよく、その場合、それぞれが例えば冷却ベルト34の温度を制御するために、温度調節機能を有していたり、冷却ベルト34の蛇行防止機能を有していると好ましい。搬冷却ベルト34の蛇行防止機能としては、上記クラウン形状のほか、光学センサなどで搬送ベルト54の幅方向位置を監視しつつ、蛇行があった場合には冷却搬送ローラー36のベルト搬送方向に対する角度を自動的に調整し蛇行を修正するいわゆるエッジポジションコントローラー(EPC)を用いることも出来る。
冷却ベルト34の表面に継ぎ目があると、フィルム6の面に転写する場合があるため、冷却ベルト34は継ぎ目のない無端ベルトであることが好ましく、材質は特に限定されないが、例えばステンレス鋼やニッケルなどの金属製のものを用いることが出来る。
冷却ベルト34の厚みは特に限定されないが、30μmから500μmの厚みのものを好ましく使用出来る。この範囲であれば製作が容易で強度と屈曲性も十分なものが得やすい。
図4には本発明のプラスチックフィルムの製造装置の別の形態を示す。本形態では、プラスチックフィルムの加熱手段(以下、単に加熱手段と言う)41でフィルム46を加熱し少なくともエンボス成形する側の表面をエンボス成形可能な状態まで軟化した後、エンボスローラー3と受けローラー42で挟圧し、エンボス成形する。
エンボス成形前のフィルム46の表面温度は使用する樹脂の種類やエンボス成形する速度によって適宜設定されるが、例えば、一般的なポリエチレン樹脂であれば、一般的に130℃から300℃程度の範囲で選択されうる。
エンボス成形前のフィルム46の製造工程は特に限定されず、押出機で溶融混練した樹脂をTダイからウェブ状に吐出し、冷却ローラー上で冷却、固化させてフィルムとしたもの、いわゆるTダイ法にて製膜したフィルムをそのまま用いてもよいし、図4に示すように他のフィルム製造装置で製造したフィルムを一旦巻き取り、フィルムロール40としたものを巻出装置から巻き出して用いてもよい。そのほか、インフレーション法など通常のプラスチックフィルムの製造方法で製造されたフィルムを用いることができ、また、フィルム46のエンボス成形する面の反対の面にプラズマ処理やコーティングや蒸着など各種表面処理を施したものや、任意の幅にスリット加工したものを用いることも出来る。
加熱手段41はフィルム製造工程で通常用いられるもの、例えば赤外線ヒーターや熱風発生機、誘導加熱ローラーなどを用いることができる。また、一度にエンボス可能な温度までフィルム6を加熱してもよいし、複数の加熱手段で段階的に加熱するなどしてもよい。フィルム6をエンボス可能な温度まで加熱すると金属表面などには貼り付いてしまうことがあるため、たとえば誘導加熱ローラーなどの接触式の加熱手段で貼り付かない程度の温度まで加熱した後、赤外線ヒーターなどの非接触式の加熱手段でエンボス可能な温度まで加熱する方法が好ましく用いられる。このように段階的に加熱することで加熱時のフィルム6のシワや変形を防止しやすくなる。
エンボスローラー3は本発明のエンボス成形用シリコーンゴムローラー100である。エンボスローラー3として本発明のシリコーンゴムローラーを用いることで、上述の別の形態同様、フィルム46のエンボスローラー3側の面に突起欠陥が発生することを抑制することが出来る。
受けローラー42は通常のフィルム製造装置および加工装置に用いられるフィルム搬送用ローラーと同様の材質および構造のものを用いることが出来るが、内部に熱媒を流通させたり、ヒーターを備えるなど温度調節機能を有していることが好ましい。温度調節機能があることでフィルム46の温度を一定に保つことが容易となりエンボス加工のムラを防ぎやすい。
受けローラー42の表面材質および形状は、冷却ローラー4と同様に製造するフィルムに応じて適宜選択出来る。例えば、表面保護フィルムを製造する場合には、フィルム46のエンボスローラー3と接する面と反対側の面は粘着性を得るために平滑であることが好ましいため、冷却ローラー4と同様に、受けローラー42の表面はRaが0.2μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.1μm以下である。一方で、両面が梨地面のフィルムを製造する場合には受けローラー42の表面を梨地形状として、エンボスローラー3と接する面と同時にエンボス加工を行ってもよい。
エンボスローラー3を受けローラー42に押しつけ、フィルム46を挟圧する手段は、冷却ローラー4に押しつける際と同様、種々の手段が用いられるがエアシリンダーによって押圧することが好ましい。
本発明のプラスチックフィルムの製造装置の別の形態では、図5に示すように、受けローラー42の代わりに搬送ベルト54を用いることもできる。
搬送ベルト54は冷却ベルト34と同様に表面に継ぎ目のない無端ベルトであることが好ましく、材質は特に限定されないが、例えばステンレス鋼やニッケルなどの金属製のものを用いることが出来る。
搬送ベルト54の厚みは特に限定されないが、30μmから500μmの厚みのものを好ましく使用出来る。この範囲であれば製作が容易で強度と屈曲性も十分なものが得やすい。
図5に示すように、搬送ベルト54を用いる場合は、搬送ベルト上で加熱手段41を用いてフィルム46を加熱してもよい。エンボス加工を行うためにフィルム46を加熱すると、フィルム46の剛性が低下するため、例えば厚みが100μm以下のフィルムや剛性の低い樹脂、例えば低密度ポリエチレン等のみで構成されたフィルムをエンボス加工する際には、ローラー間、いわゆるフリースパンにおいてフィルムが引き延ばされたり、破れてしまう場合がある。搬送ベルト54の上で加熱すると搬送ベルト54がフィルム46を支えるため、上記のようなフィルムでもこれらの問題が起きにくい。
搬送ベルト54はベルト搬送ローラー55と押圧ローラー52によって搬送される。押圧ローラー52は押圧ローラー35同様、ゴムローラーであってもよいし、一般的な表面処理を施した金属ローラーであってもよい。ベルト搬送ローラー52は複数あってもよく、それぞれが例えば搬送ベルト54の温度を制御するために、温度調節機能を有していたり、搬送ベルト54の蛇行防止機能を有していると好ましい。温度調節機能としてはローラーの内部に熱媒を流通させてもよいし、各種ヒーターを設置してもよい。搬送ベルト54の蛇行防止機能としては、最も簡便な方法として、ベルト搬送ローラー55の外径を幅方向中央部から端部に向かって漸減するようにしたものを用いることができるし、光学センサなどで搬送ベルト54の幅方向位置を監視しつつ、蛇行があった場合にはベルト搬送ローラー55のベルト搬送方向に対する角度を自動的に調整し蛇行を修正するいわゆるエッジポジションコントローラー(EPC)を用いることも出来る。
本発明の表面保護フィルムは本発明のエンボス成形用シリコーンゴムローラー、それを用いたプラスチックフィルムの製造方法および製造装置によって製造することができ、前述の通り、本発明のエンボス成形用シリコーンゴムローラーによって、エンボス成形面の突起が抑制されるため、被着体が30μm以下のCOPフィルムなど薄型の光学フィルムであっても打痕を抑制することが出来る。
本発明の表面保護フィルムは単層構造であってもよいし、2層以上からなる多層構造であってもよい。例えば、単層構造とした場合には装置構成が単純になるために、設備費および保全費を抑えることが出来るし、3層構造として中間層に再利用原料を用いた場合では、原料コストを抑えることが出来る。また、単層構造または多層構造とする場合においても各層の樹脂を同種のものとすれば、容易に原料を再利用することが出来る。
本発明の表面保護フィルムの少なくとも一方の面の最表面は微細な凹凸を持つ梨地面である。表面保護フィルムは一方の面が粘着力を有していることから、ロール状に巻き取った際に、フィルムの表裏が貼り付いて剥がれなくなったり、しわになってしまうことを防ぐために、もう一方の面を梨地面としている。ただし、梨地面の凹凸形状が粗いと、フィルムをロール状に巻き取った際に、凹凸の形状が粘着面に転写して粘着力が下がったり、被着体に貼り付けた後にロール状に巻き取った際に、被着体の表面に凹凸の形状が転写してしまうといった問題が発生する場合がある。梨地面のRzJIS(JIS B 0601:2013)が1~5μm、かつ粗さ曲線要素の平均長さRSm(JIS B 0601:2013)が5~40μmであれば、これらの問題を生じさせ難いため好ましい。また、RzJISが1~3μm、かつRSmが5~15μmであれば、被着体がたとえば厚み20μm以下のシクロオレフィンフィルムといった、非常に凹凸の転写しやすいものである場合にも、これらの問題を生じさせ難いため、より好ましい。なお、RzJISとRSmの測定は、触針式の表面粗さ計を使用することが一般的であるが、上記範囲の緻密かつ微細な形状であり、かつポリエチレン樹脂のような柔軟な材質である場合、触針式では針先の径が大きいために正確に測定出来ないばかりか、針の先端形状や接触圧力といった機差によって異なる値となってしまう場合がある。よって、RzJISとRSmの測定はたとえばレーザー顕微鏡や白色干渉計といった高精度かつ非接触の測定手段を用いることが好ましい。
本発明の表面保護フィルムの梨地面は本発明のエンボス用シリコーンゴムローラーの表面形状をエンボス加工して得られるため、梨地面の凹凸の凹部は略半球形状である。また、エンボス加工によって得られる凹凸であるため、凸部は単一の材料で構成されており、かつ凹部が形成されている部分とも同一の材料である。
これに対し、エンボス成形によらず梨地面を得る方法として、たとえば、梨地面を構成する層の樹脂に固体粒子等の異種原料を混ぜる方法がある。この場合、異種原料として球状の粒子などを混ぜれば、梨地面の凹凸の凸部は略半球形状になり得るが、凹部は略半球形状にはなり得ず、凸部の材料は2種以上の材料で構成され、凹部が形成されている部分とは異なる材料を含むことになる。
本発明の表面保護フィルムを構成する樹脂としては特に限定されず、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン-2、6-ナフタレートなどに代表されるポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどに代表されるポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどに代表されるポリビニル、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリフェニレンサルファイドなどから、要求される特性に応じて適宜選択することが出来るが、ポリオレフィンを好ましく用いることが出来る。その中でも、梨地面を形成する層と粘着面を形成する層に低密度ポリエチレン(LDPE)や直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を用いることが特に好ましい。硬い樹脂で梨地面の凹凸を形成すると、フィルムをロール状に巻き取った際に、凹凸の形状が粘着面に転写して粘着力が下がったり、被着体に貼り付けた後にロール状に巻き取った際に、被着体の表面に凹凸の形状が転写してしまうといった問題が発生する場合がある。LDPEやLLDPEは柔らかいためこれらの問題を生じ難い。また、これらの樹脂は表面の算術平均粗さRa(JIS B 6010:2013)を0.1μm以下とすることで、粘着剤などの添加剤を添加することなく、平滑な被着体に対して粘着力を発現することができる。これにより、粘着剤のブリードアウトによって表面保護フィルムを剥がした際に粘着剤が被着体の表面に残ってしまうことを防止出来るため好ましい。一方で、梨地面を形成する層と粘着面を形成する層以外の層にはその他の樹脂を使用することが出来る。たとえば、LDPEやLLDPEだけでフィルムを構成すると剛性が不足する場合などには高密度ポリエチレンやポリプロピレンを用いることで剛性を高めることが出来る。表面保護フィルムにおいてはある程度剛性の高いもののほうが、シワやカールといった工程問題を起こし難く、使用しやすい場合がある。
以下、本発明を実施例に基づいて更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、各種評価、測定方法を以下に示す。
[ローラー表面の凹みの数]
製作したローラーの表面を一辺3cmの正方形(以下、□3cm)の大きさで3カ所サンプリングし、レーザー顕微鏡で観察した。それぞれのサンプルについて長辺の大きさが30μm以上の凹みの数をカウントし、3つのサンプルの凹みの数を合計し、計27cmにおける凹みの数を計数した。
[打痕の数]
表面平滑な厚み40μmのシクロオレフィン樹脂からなる位相差フィルムを被着体として用いた。温度23℃、湿度50%RHの条件下で24時間保管した実施例3~5及び比較例2の表面保護フィルムを、ロールプレス機((株)安田精機製作所製特殊圧着ローラー)を用い、被着体に貼込圧力9,100N/m、貼込速度300cm/分で貼り付けた。その後、両側を平滑なポリカーボネート板(板厚み2mm)で挟み込み、1.3kg/cmの荷重をかけて、60℃熱風オーブン中で3日間保管した。その後、室温に戻し、被着体より表面保護フィルムを剥がした。被着体を□3cmの大きさで3カ所サンプリングし、被着体に打痕が生じていないか、目視で検査し、3カ所の打痕数の合計をカウントした。
[固体粒子の体積含有率(粒度分布)]
レーザー回折・散乱式粒度分布測定器(セイシン企業製LMS-30)を用いて、体積基準で粒度分布を測定し、積算分布によって任意の粒子径以下および以上のものの体積含有率を測定した。
[実施例1]
固体粒子を含まないRTVシリコーンゴム原料に、体積平均粒子径が3.5μmのアルミナ球状粒子を、粒子径が0.8μm以下のものおよび30μm以上のものを含まないよう分級処理したうえで添加した。分級処理後のアルミナ球状粒子の粒度分布を測定したところ、粒子径が8μmより大きく30μm未満のものが体積含有率で2.5%含まれていた。RTVシリコーンゴム原料とアルミナ球状粒子の混合物を攪拌、脱泡し、図1に示す構造のローラー芯にライニングした。そして、回転する砥石でシリコーンゴムの表面を研磨し、厚み10mmのシリコーンゴムを被覆したエンボス成形用シリコーンゴムローラーを得た。得られたシリコーンゴム層のゴム硬度は80Hs JIS A(JIS K 6301-1995)であった。
[実施例2]
固体粒子を含まないRTVシリコーンゴム原料に、粒子径が0.8μm以下のものおよび8μm以上のものを含まない体積平均粒子径が3.5μmのシリコーンレジン球状粒子を添加した。RTVシリコーンゴム原料とシリコーンレジン球状粒子の混合物を攪拌、脱泡し、図1に示す構造のローラー芯にライニングした。そして、回転する砥石でシリコーンゴムの表面を研磨し、厚み10mmのシリコーンゴムを被覆したエンボス成形用シリコーンゴムローラーを得た。得られたシリコーンゴム層のゴム硬度は81Hs JIS A(JIS K 6301-1995)であった。
[比較例1]
固体粒子を含まないRTVシリコーンゴム原料に、体積平均粒子径が3μmでカットポイント11μmのアルミナ球状粒子を、分級処理せずにそのまま添加した。RTVシリコーンゴム原料とアルミナ球状粒子の混合物を攪拌、脱泡し、図1に示す構造のローラー芯にライニングした。そして、回転する砥石でシリコーンゴムの表面を研磨し、厚み10mmのシリコーンゴムを被覆したエンボス成形用シリコーンゴムローラーを得た。得られたシリコーンゴム層のゴム硬度はHs80JIS Aであった。添加前のアルミナ球状粒子には、0.8μm以下の粒子径の粒子が体積含有率で全体の2%~3%含まれていた。
実施例1,2および比較例1の製作結果を表1に示す。比較例1では、大きさが300μm以上の凹みは0個であるものの、100μm以上300μm未満では1個、30μm以上100μm未満では200個以上発生していた。一方、実施例1では30μm以上100μm未満の凹みが2個あるのみで、実施例2では0個であった。また、表面にスクラッチ傷が発生した際は、スクラッチ傷が無くなるまで表面研磨を再施行した。スクラッチが発生していない表面を得るまでに掛かった研磨回数は、比較例1が15回であった。一方、実施例1では5回で仕上がった。さらに実施例2は1回、すなわち再研磨なしで仕上げることができた。
Figure 0007106416000001
[実施例3]
図2に示すプラスチックフィルムの製造装置を用いた。スリット幅を0.9mmに調整したTダイから密度0.93g/cmの低密度ポリエチレン(LDPE)を1種単層構成にて220℃で吐出し、冷却ローラーとエンボスローラーにて挟圧、冷却し、厚み30μmの表面保護フィルムを得た。エンボスローラーは実施例1で製作したシリコーンゴムローラーを用いた。
[実施例4]
エンボスローラーとして実施例2で製作したシリコーンゴムローラーを用いたことを除いて実施例3と同じ製造装置および製造方法で表面保護フィルムを得た。
[実施例5]
予めTダイ法にて製造し、巻き取った密度0.93g/cmの低密度ポリエチレン(LDPE)からなる1種単層フィルムを用意した。図5に示すプラスチックフィルムの製造装置を用いてフィルムを巻出し、加熱手段として赤外線ヒーターにてフィルムの表面が180°になるよう加熱し、搬送ベルトとエンボスローラーにて挟圧、冷却し、厚み30μmの表面保護フィルムを得た。エンボスローラーは実施例1で製作したシリコーンゴムローラーを用いた。
[比較例2]
エンボスローラーとして比較例1で製作したシリコーンゴムローラーを用いたことを除いて実施例3と同じ製造装置および製造方法で表面保護フィルムを得た。
実施例3~5、比較例2で得られた表面保護フィルムを用いて、上記[打痕の数]に記載のとおりに処理を行い、被着体の打痕数を計測した。比較例2では200個以上の打痕が見つかった。一方、実施例3、5では1個のみ見つかり、実施例4では打痕は見つからなかった。
本発明は、表面保護フィルムの製造装置および製造方法に限らず、少なくとも一方の面がエンボス形成された梨地面であるプラスチックフィルムの製造装置および製造方法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。
1 Tダイ
2 溶融樹脂
3 エンボスローラー
4 冷却ローラー
5 引き剥がしローラー
6 フィルム
7 カッター
8 エッジ吸引管
9 ニアローラー
10 フィルムロール
11 シリコーンゴム層
12 ローラー芯
13 熱媒流路
14 軸受
21 スリット工程
22 巻取り工程
23 フィルムエッジ
34 冷却ベルト
35 押圧ローラー
36 冷却搬送ローラー
40 エンボス成形前のフィルムロール
41 プラスチックフィルムの加熱手段
42 受けローラー
46 エンボス成形前のフィルム
52 押圧ローラー
54 搬送ベルト
55 ベルト搬送ローラー
100 エンボス成形用シリコーンゴムローラー
A フィルム進行方向

Claims (7)

  1. 表面がシリコーンを主成分とするゴム層で被覆されたゴムローラーであって、
    前記ゴム層は球状固体粒子を含み、
    前記球状固体粒子のうち、粒子径が0.8μm以下であるものおよび30μm以上であるものの体積含有率が、それぞれ球状固体粒子全体の体積の1%以下である、エンボス成形用シリコーンゴムローラー。
  2. 前記球状固体粒子の材質がシリコーンレジンである、請求項1に記載のエンボス成形用シリコーンゴムローラー。
  3. ダイから溶融樹脂を吐出し、この吐出された溶融樹脂をエンボスローラーと冷却ローラーまたは冷却ベルトとで挟圧しながら冷却することにより溶融樹脂を固化して、ウェブ状のプラスチックフィルムを得るプラスチックフィルムの製造方法であって、
    前記エンボスローラーが請求項1または2に記載のエンボス成形用シリコーンゴムローラーである、プラスチックフィルムの製造方法。
  4. プラスチックフィルムを加熱し軟化したのち、この軟化したプラスチックフィルムをエンボスローラーと冷却ローラーまたは冷却ベルトとで挟圧しながら冷却することにより固化する、プラスチックフィルムの製造方法であって、
    前記エンボスローラーが請求項1または2に記載のエンボス成形用シリコーンゴムローラーである、プラスチックフィルムの製造方法。
  5. ダイ、エンボスローラー、および冷却ローラーまたは冷却ベルトを備え、
    前記ダイからウェブ状に吐出された溶融樹脂が、前記エンボスローラーと前記冷却ローラーまたは前記冷却ベルトとで挟圧されるように、ダイ、エンボスローラー、および冷却ローラーまたは冷却ベルトが配置されたプラスチックフィルムの製造装置であって、
    前記エンボスローラーが請求項1または2に記載のエンボス成形用シリコーンゴムローラーである、プラスチックフィルムの製造装置。
  6. プラスチックフィルムの加熱手段、エンボスローラー、および冷却ローラーまたは冷却ベルトを備え、
    前記プラスチックフィルムの加熱手段で加熱されたプラスチックフィルムが、前記エンボスローラーと前記冷却ローラーまたは前記冷却ベルトとで挟圧されるように、加熱手段、エンボスローラー、および冷却ローラーまたは冷却ベルトが配置されたプラスチックフィルムの製造装置であって、
    前記エンボスローラーが請求項1または2に記載のエンボス成形用シリコーンゴムローラーである、プラスチックフィルムの製造装置。
  7. 単層または複数の層で構成された表面保護フィルムであって、
    少なくとも一方の最表面が微細な凹凸を持つ梨地面であり、
    前記微細な凹凸の凹部は略半球形状であり、凸部は単一の材料で構成されており、
    前記凸部を構成する材料と前記凹部が形成されている部分の材料とが同一の材質である、表面保護フィルム。
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