JPH06129978A - フィルムの品質検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高分子フイルム等への塗工工程等において、塗
工工程への適性、巻取適性等を効果的に検査しうる方
法、装置を提供する。 【構成】塗工ライン等において、高分子フィルムシート
等のレターデーション、配向特性を塗工前、塗工後ある
いは乾燥前に検知するようにしたもので、オンライン複
屈折計により原反の長さ方向、幅方向の測定を行い、検
査を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塗工工程等における高
分子フィルムその他の走行シートの品質または状態の検
査方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、高分子フィルムの品質検査方法
は、オンライン工程に設置した厚み計による幅方向プロ
ファルを一定値以内に管理する方法、及び試験室用のＪ
ＩＳ厚み計等を用いて、８枚重ねで測定し幅方向の変化
幅が８μｍ以内に収まるように管理する方法等が採られ
ている。

【０００３】また巻き硬さ計（例えばパロテスター）を
用いて、巻取表面の硬度のプロファイルを記録、判定す
る方法が採られている。これらの方法により、かなりの
不良巻取は判別、除外することが可能であるが、依然と
してワインダー巻取部にしわが発生したり、巻取が滑っ
たりする場合があった。

【０００４】そのために途中での一時操業停止、不良部
分をムキ紙にして除去する等の応急処置を余儀なくされ
る場合も少なくなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高分子フィ
ルムの塗工ライン等において、フィルムの塗工、巻取等
の適性を効果的に検査し、即応対処し得るフィルム品質
検査方法および装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、塗工ライン等
ににおいて、高分子フィルムシートのレターデーション
（またはレターデーション及び配向特性）を塗工前、塗
工後あるいは乾燥前に検知し、効果的に制御、対応処置
を施すことにより、操業の安定、品質の向上を図るもの
である。

【０００７】具体的には、オンライン複屈折測定装置を
高分子フィルムの表面塗工液を塗布する塗工工程の入口
部、あるいは乾燥後に設置し、測定部を幅方向に走査さ
せるか、複数個設置することにより、ＴＤ方向及びＭＤ
方向に（幅方向及び長さ方向）、即ち２次元方向にレタ
ーデーションあるいはレターデーション及び主屈折率方
向を測定するようにした。

【０００８】オンライン複屈折測定装置として、偏光方
向の異なる複数の偏光光束に対する試料の透過光強度を
検出する手段と、これらの各検出値からレターデーショ
ン（レターデーション及び主屈折率方向）を演算導出す
る手段とを備えた方式の装置を用い、この測定結果によ
り原反の塗工適性、巻取適性等を適宜の時点で検知し、
効果的に対処できるようにした。さらに従来用いられて
いる厚さ計、張力計等と併用補完するようにした。

【０００９】

【作用】本発明ではオンライン複屈折計として、以下の
ような原理に基づくものを用いるのが望ましい。一般に
偏光板の偏光方向が平行な状態（平行ニコル）に固定化
し、試料をその間に挿入した状態で、偏光板２枚と試料
が相対的に１回転したときの透過光強度Ｉは、次のよう
に表わされる。

【００１０】

【数１】 Ｉ＝Ｉ₀ ｛ｃｏｓ⁴（θ−φ）＋α² ｓｉｎ⁴（φ−θ）｝＋ （１／２）Ｉ₀ ｓｉｎ²２（φ−θ）・α・Ｃ ・・・（１） 但し、Ｃ＝ｃｏｓδ ここで、Ｉ：透過光強度 Ｉ₀ ：試料への入射光強度 θ：回転角度 α：試料中の２つの光波の吸収の大きさの比 δ：レターデーション（位相差） φ：試料の主屈折率方向の基準方向からの角度（傾斜
角）

【００１１】

【数２】（１）において、 θ−φ＝０ のとき、 Ｖ_Xmax＝Ｉ₀ ・・・（２） θ−φ＝π／４ のとき、Ｖ₍ π_/4) ＝（１／４）Ｉ₀ （１＋α² ＋２αＣ） ・・・（３） θ−φ＝π／２ のとき、Ｖ_ymax＝Ｉ₀ α² ・・・（４） とおくと、以上より、 Ｉ₀ ＝Ｖ_xmax ・・・（５） Ｃ＝（４Ｖ₍π_/4)／Ｖ_xmax−１−α² ）／２α ・・・（６） α＝（Ｖ_ymax／_xmax）^1/2 ・・・（７） また、 Ｃ＝ｃｏｓδ ＝ｃｏｓ｛２π（ｄ／λ₀）（ｎ₂ −ｎ₁）｝ ・・・（８） だだし、ｄ ：試料の厚さ λ₀ ：測定波長 ｎ₂ ：光学主軸の屈折率 ｎ₁ ：以上光線軸の屈折率 であるから、レターデーションＲは、 Ｒ＝ｄ（ｎ₂ −ｎ₁ ） ＝（λ₀ ／２π）ｃｏｓ^-1Ｃ ・・・（９） として求められる。

【００１２】ここで、Ｃの値が判っていても、レターデ
ーションＲを一義的に求めるためには、次数ｎを決める
必要がある。次数ｎが決まると、（９）式は以下のよう
に表わされる。

【００１３】

【数３】 Ｒ＝λ₀ ／２π〔｛ｎ−（１−（−１）ⁿ ／２｝π−（−１）ⁿ ｃｏｓ^-1Ｃ］ ・・・（１０） （９）式からも判るように、レターデーションＲは、複
屈折率と厚みの積で表わされ、レターデーションの変動
が大きければ、複屈折率あるいは厚み、あるいはその両
方共の変動が大きい。

【００１４】ちなみに複屈折率は、一般に分子の配向性
の程度を表しており、熱収縮率との関係が非常に深いと
言われている。従って、フィルムの幅方向において複屈
折率が大きく変化している場合、その熱収縮率が幅方向
でのそれぞれの場所で違ってくるために、例えばしわと
か片伸びとかが発生する原因にもなっている。一方、厚
みのむらは、いわゆる厚薄とよばれ、最終巻取工程にお
いてしわ、たけのこの原因になる場合がある。

【００１５】従って、この複屈折率と厚みの積であるレ
ターデーションの変動幅がある範囲内にある、フィルム
の当該加工工程に対して良い原反だけを選択して使用す
ることにより、あるいはまたレターデーション、配向特
性の変動を検知して、これによる悪影響を除去、軽減す
るように、巻取ワインダーのライダーロールの押し付け
圧、フィルムの張力等（とくに乾燥機から出て巻取ワイ
ンダーに巻き取られるフィルムの張力等）を制御するこ
とにより、塗工工程等での操業の安定、品質の安定、歩
留の向上が図られる。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明を高分子フィルムの塗工工程
に適用した計測、制御システムの概略図である。（１）
はプロセス制御用コンピュータ、（２）は塗工対象の高
分子フィルム（３）が巻かれており、塗工の際巻きもど
しされるアンワインダー、（４）は必要個所に随時配設
されているローラである。

【００１７】（５）、（６）は塗工装置（７）の前段及
び後段に設けられたオンライン複屈折計である。複屈折
計（５）の測定データから当該塗工工程（塗工、乾燥、
巻取）に対する原反フィルムの適性を判断でき、また複
屈折計（６）による測定結果と併用することにより、そ
の信頼性を高めるとともに、塗工前後におけるレターデ
ーション値、配向特性の差異の有無、程度をチェックす
ることができる。

【００１８】（８）は塗工装置の前段に設けられた厚み
計、（９）、（１０）、（１１）、（１２）は塗工装置
（７）の後段に設けられた乾燥機群、（１３）、（１
４）は乾燥機の温度制御部であり、温度センサ（２０）
による検出出力に応じて調節計（１３）によりバルブ
（１４）を調節して乾燥機内部の温度を自動制御する。
（１５）は乾燥後の塗工フィルムのレターデーションを
測定する第三のオンライン複屈折計であり、塗工前ある
いは塗工後乾燥前の複屈折計（５），（６）の測定デー
タとともに、塗工ラインの各位置におけるレターデーシ
ョン値、配向特性を把握するとともに、乾燥工程前後の
これらのデータの比較演算手段を設けて、両者の差また
は比から乾燥工程によるによるフイルムの特性への影響
を把握することができる。この比較結果をプリンタまた
は表示装置に、常時または所定時間毎に出力・監視した
り、さらにこの差が或る値を越えるときには、警報その
他の動作を行わせるようにしてもよい。

【００１９】（１６）は乾燥後の塗工フィルムの厚み計
であり，主として、塗工前の厚み計（８）の測定データ
と合わせて塗工層の厚みを測定するために、用いられて
いるものである。（１７）は塗工フィルムを巻き取り用
ワインダー、（１８）はワインダー（１７）に巻き取ら
れる塗工フィルムの張力を測定する張力計、（１９）は
この張力検出信号に応じて巻き取られるフィルムへのロ
ーラ押し付け圧を調節してフィルムの張力を制御する圧
力制御機構である。

【００２０】図２は、図１の装置に設置されるオンライ
ン複屈折計の概略構成図であり、塗工前のベースフィル
ム（３）、あるいは塗工後のフィルム（３Ａ）のシート
幅の両端付近に第一測定へッド（２１）、第二測定ヘッ
ド（２２）が配置され、それぞれ投光側ユニット（投光
部、波長選択フルタ、偏光子）（２３），（２４）、受
光側ユニット（検光子、光センサ）（２５），（２６）
がフィルム面の両側に対向配置されている。

【００２１】測定ヘッドは、フィルムの幅方向に例えば
数個程度あるいはさらに多数個設けておき、同時にデー
タをサンプリングするように構成してもよいし、また場
合により、例えばフイルムの幅方向の複屈折特性のより
精確なプロファイルを得たい場合には、１〜数個度のヘ
ッドをフィルム幅方向に分布配置しこれをフィルム幅方
向に、適当な振幅で（フィルムの幅をＤ，ヘッド個数を
ｎとすると、振幅ｈ＝Ｄ／ｎ）走査するようにしてもよ
い。

【００２２】なお波長選択フィルタは投光側でなく受光
側に設けてもよい。また投光部（２３），（２４）はそ
れぞれ別個に光源を内蔵してもよいし、また図のように
共通の光源（２７）からの光を分割して光ファイバー等
によりそれぞれの投光部に伝送してもよい。（２８）は
測定ヘッド（２１），（２２）の検出出力からレターデ
ーション値、主屈折率方向等の演算、及び複屈折計の動
作の制御等を行うためのパーソナルコンピュータであ
り、このためのプログラムが内部の固定メモリに格納さ
れている。（２９），（３０）は，データ処理された結
果を出力するためのモニタ表示装置及びプリンタであ
る。測定結果は、表示装置（２９），プリンタ（３０）
いずれにも任意に出力することができる。

【００２３】測定ヘッド（２１），（２２）の検出出力
は、上記の所定のプログラムに従って、例えばフィルム
の一定走行距離、または一定の走行時間毎に、サンプリ
ング、Ａ／Ｄ変換されてコンピユータ（２８）に導入さ
れ、（２８）内のプログラムにより、ヘッド毎にレター
デーション値及び主屈折率方向が演算導出され，この結
果は、表示装置（２９），プリンタ（３０）に出力され
るとともに、プロセス制御用コンピュータ（１）に伝送
される。これらの各動作は検出出力のサンプリングとほ
とんど同時に行われ、オンライン測定・制御が行われ
る。

【００２４】さらに、異常な測定結果が得られたとき
は、警報発生その他の対応措置を行うとか、異状期間の
詳細データを自動的に出力させるとか、上記の測定ヘッ
ドの検出出力のサンプリング周期は、異常なデータが検
出され始めたときは正常時に対してデータのサンプリン
グ周期をより短くするとか、不良個所と判定されるフィ
ルム上の個所の前後に、又は不良個所に、適当な間隔で
線状、スポット状の識別マークを付与するとか、その他
の機能を付加するプログラム及びハードの作動機構を、
コンピュータ（１）または（２８）、及び塗工ラインの
適当個所にを設けてもよい。

【００２５】本発明において使用されるオンライン複屈
折計としては、特に、一定の偏光方位関係、例えば平行
ニコル配置の偏光子・検光子の対を偏光方位をずらせて
集合配置し、偏光子・試料・検光子の透過光強度をそれ
ぞれの対ごとに検出し（同時または順次）、これらの複
数対の検出出力から装置に内蔵した所定のプログラムに
よりレターデーション、主屈折率方向を演算導出する方
式のものが好ましい。この方式の複屈折計については、
本発明と同一の出願人にかかる特開平４−８９５５３
号、特願平３−９３７６２号、特願平３−３１８２２９
号等にも記載されている。

【００２６】なお上述の各測定ヘッドは、この偏光方位
をずらした複数対の検出出力を得る構成、機能を有して
いるが、レターデーション値、主屈折率方向を算出する
データ処理機構は、共通に設けておけばよい。一方厚み
計（８）は塗工前のフィルムベース（３）の厚みを、厚
み計（１６）は塗工後のフィルム（３Ａ）の厚みを、そ
れぞれ計測し、両者の計測出力から塗工膜の厚みがコン
ピュータ（１）で演算される。

【００２７】次に、本発明によるフィルム品質検査方法
の実施例について述べる。 （実施例１）図１のようなシステム構成の幅１２５０ｍ
ｍの塗工機において、表１に示すポリプロピレン２軸延
伸フィルムの原反（幅６９０ｍｍ，厚さ６０μｍ，長さ
２９０ｍ）をアンワインダーにセットし、塗工部でフィ
ルム表面に塗布液を塗布し、乾燥工程にて乾燥後、リー
ルで巻き取った。複屈折計はアンリール直後に幅方向２
個所設置し、４秒ごとにサンプリング測定を行った。測
定面積は約３０ｍｍφ，２個の測定ヘッド（２１，２
２）をそれぞれ両エッジから２０ｍｍ離れた場所に固定
した。

【００２８】

【表１】

【００２９】測定は、計８６本の原反について、３回に
わたって行い、各ヘッドそれぞれについて、４秒ごとの
データサンプリング毎に、前述の方法により傾斜角φと
レターデーション値Ｒを算出した。 ａ）測定結果を、図３、図４及び表２に示す。図３、図
４はフィルムの走行に応じた４秒ごとのサンプリング測
定結果の時間的変化の記録カーブであり、両図の各上段
図は、各測定ヘッドの検出データからそれぞれ求めた傾
斜角φ（φ１，φ２）を同時記録したもの、中段図は各
測定ヘッド（２１，２２）の検出出力よりそれぞれ求め
たレターデーション値（Ｒ１，Ｒ２）を同時に併用記録
したもの、下段図は両者の差（Ｒ１−Ｒ２）を記録した
ものである。（なお図では一色のため判別できないが、
実際には傾斜角φ及びレターデーション値が、測定ヘッ
ド２１によるものと、測定ヘッド２２によるものとが互
いに異なる色彩で区別して記録されている。）

【００３０】表２は、さらに図３のデータの特定部分の
詳細を、印字出力したものである。 ｂ）ワインダー（１７）に正常な巻取を得た場合の原反
の測定データは、図３のように、レターデーションは平
均で１１００ｎｍ前後（１１００±２０ｎｍ）、標準偏
差で１０ｎｍ前後であった。 ｃ）原反巻取り８６本中１本はワインダー（１７）でし
わが発生し、巻取不能となった。このときの原反の測定
データを図４に示し、かつその変動の大きい部分のデー
タを表２に示す。この場合のレターデーションは、図４
のように特異な記録カーブを示し、さらに表２に示され
るように、１０８０ｎｍ前後から急激に減少し、９００
ｎｍ前後にまで落ちている。これは複屈折率もしくは厚
みが（またはその両者が）流れ方向において急激に変化
したために、原反にしわが発生し、巻取に異常が生じた
ことを示している。

【００３１】

【表２】

【００３２】即ち、複屈折率はフィルムの熱収縮と密接
な関係があるから、原反のレターデーション値と塗工、
乾燥工程によるしわの発生との間に相関があると言え
る。これらの事情からオンライン複屈折をラインに設置
して、原反の流れ方向及び幅方向のレターデーションの
バラツキを所定値、例えば±２％以内にコントロールす
れば、塗工フィルムの巻取適性あるいは操業性を制御す
ることができることが判った。 以上概略説明したよう
に、本発明によりフィルムの加工工程、特に高分子フィ
ルムの塗工工程において、その品質検査に有効に使用す
ることができる。

【００３３】

【発明の効果】

１）レターデーション、配向特性の測定により、高分子
フィルムの当該塗工工程における乾燥工程への適性、巻
取工程への適性等を間接的にチェックすることができ
る。 ２）塗工ライン等において、高分子フィルムのレターデ
ーション、配向特性を、例えば塗工前、塗工後、あるい
は乾燥前に察知し、効果的に制御対処を施すことができ
るので、操業の安定、品質の向上を果たすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】高分子フィルムの塗工工程に本発明を適用した
検査、制御システムの概略図である。

【図２】複屈折計のヘッドと試料フィルムとの位置関係
を表した概略図である。

【図３】正常（通常）の巻取の場合の測定例図である。

【図４】不良の巻取の場合の測定例図である。

【符号の説明】

１ プロセス制御用コンピュータ ２ アンワインダー ３ 高分子フィルム ３Ａ 塗工高分子フィルム ４ ローラ ５ オンライン複屈折計 ６ オンライン複屈折計 ７ 塗工装置 ８ 厚み計 ９ 乾燥機 １０ 乾燥機 １１ 乾燥機 １２ 乾燥機 １３ 調節計 １４ バルブ １５ オンライン複屈折計 １６ 厚み計 １７ ワインダー １８ 張力計 １９ 圧力制御機構 ２０ 温度センサ ２１ 測定ヘッド ２２ 測定ヘッド ２３ 投光側ユニット ２４ 投光側ユニット ２５ 受光側ユニット ２６ 受光側ユニット ２７ 共通光源 ２８ パーソナルコンピュータ ２９ モニタ表示装置 ３０ プリンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今川 恭次 兵庫県尼崎市常光寺４丁目３番１号 神崎 製紙株式会社神崎工場内 (72)発明者 粟飯原 広征 兵庫県尼崎市常光寺４丁目３番１号 神崎 製紙株式会社神崎工場内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フィルムへの加工工程、特にフィルム表面
   に塗工液を塗布する工程において、フィルムの流れ方
   向、または流れ方向及び幅方向のレターデーションを測
   定し、測定値の変動から加工工程で品質検査を行うこと
   を特徴とするフィルムの品質検査方法。
2. 【請求項２】レターデーションの測定をオンライン複屈
   折計により行うことを特徴とする請求項１記載のフィル
   ムの品質検査方法。
3. 【請求項３】フィルムの表面に塗工液を塗布する塗工工
   程において、塗工機入口部あるいは塗布後、及び乾燥後
   に複屈折計を設置することを特徴とする請求項１または
   ２記載のフィルムの品質検査方法。
4. 【請求項４】フィルムの表面に塗工液を塗布する塗工工
   程において、フィルムの不良部分にマーキングすること
   を特徴とする請求項１または２記載のフィルム品質検査
   方法。
5. 【請求項５】フィルムの表面に塗工液を塗布する塗工工
   程において、オンライン複屈折測定装置を設置し、フィ
   ルムの不良部分の測定点を密にすることを特徴とする請
   求項１または２記載のフィルム品質検査方法。
6. 【請求項６】フィルムの表面に塗工液を塗布する塗工工
   程において、オンライン複屈折計を設置し、測定値に応
   じてフィルムの張力制御、ロールの押し付け圧制御を行
   う手段を備えたことを特徴とするフィルムの品質検査装
   置。
7. 【請求項７】オンライン複屈折計が塗工液乾燥工程の前
   後にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項６
   記載のフィルムの品質検査装置。