JPS63299915A - 高分子フイルムの加熱延伸用ロ−ルの表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属ロールに係わり、よシ具体的には、たと
えば、ポリエステルの如き、高分子熱可塑性フィルムを
加熱状態で、連続的に延伸するのに好適な金属ロール表
面の加工ないし処理方法に関する。

〔従来技術〕

たとえば、エチレングリコールとテレフタール酸とを縮
合して得られる熱可塑性のポリエステルを素材とした延
伸フィルムは、すぐれた機械特性、電気特性、熱的特性
を備えているため、近来金属蒸着用途、オーディオ、ビ
デオにおける鐘音、鎌画用などの磁気テープ、電気絶縁
用途、感光材その他の好適な素材として、多用されてい
ることは、よく知られている。

しかしながら、通常金属（鋼製）ロールを使用して、加
熱状態で、連続的に延伸、製造せられるこの種のフィル
ムには、その延伸処理過程において、該ロールの表面に
粘着することに基因する斑点状のむらができたり、すり
傷やかき傷が生じ易く、これらの欠陥およびそのために
生じるすベシ性の低下は、上記各種の用途において、性
能の劣化、作業性、外観の低下などを招き、そのため商
品価値を著しく損うという不都合、問題があった。

ところで、ポリエステル、ポリプロピレンその他の高分
子熱可塑性フィルムの加熱、延伸および表面調整は、一
般には、内部から電熱、熱媒としての過熱蒸気などによ
る適宜の加熱手段で所定の高温度に加熱、保持せられた
、回転する複数本の金属製ロール間を通すことにより連
続的に行われるが、それらフィルムの当該延伸用ロール
に対する粘着性の大小は、主として該ロール表面の材質
ないしは特性に依存するため、この好ましからぬ粘着性
を減少させ、換言すれば、その非粘着性を向上させるこ
とを目的とした多種多様な方法が提案、実施されておシ
、代表的なものとしては、サンドブラスト加工、ｌテフ
ロンＩコーティング加工、あるいは硬質クロムメッキと
サンドブラスティングまたは鏡面加工との組合せ、さら
には特定されたセラミックスをコーティングすることを
特徴とするポリエステルフィルムの縦延伸方法（’Ｉ公
昭ｑ−！＆４ｊｊ号公報参照）などが知られている。

しかしながら、従来公知、公用のこれら技術のウチ、サ
ンドブラスティングによって、金属ロール表面の粗度を
大きくする方式は、フィルムの粘着性の減少、粘着むら
の発生防止には効果があるとしても、その反面、延伸す
る際フィルムにすり傷、かき傷などの表面欠陥を生ぜし
める可能性が大で６り、ｌテア０ンＩをコーティングし
たものは、その性質上、良好な非粘着性が期待できると
しても、その被膜が耐磨耗性に欠けるため、耐久性の点
で、その採用に問題がある。

また硬質クロムメッキのうち、サンドブラスティングと
組合わせたものは、非粘着性の点では鏡面加工を施した
ものよシもかなシ良好であるが、すシ傷、かき傷などの
表面欠陥がきわめて生じやすく、他方の鏡面加工と組合
わせたものは、非粘着性が十分でないため、比較的低温
の約７００〜／θ０Ｃ（これら高分子フィルムの二次転
位点附近）以上での使用には著しい支障が認められる。

そして、上記特公昭ダ♂−９４ｔ６６６号公報に開示さ
れているものは、その明細書の記載から明らかなように
、セラミックスとしては、主として、アルミナ（Ａ／ｚ
Ｏｓ　９０　’Ｉｒ以上）、ジルコニア（Ｚｒ０２９０
４以上）、ジルコン（Ｚｒ０ｚ　６０〜１．ｊ　％、５
１０ｘ！０〜３！チ）の使用を推奨しており、非粘着性
ならびに粘着むら、かき傷およびすり傷の発生防止の点
で、鏡面およびサンドブラスト硬質クロムメッキ加工を
行なつ九ものに比べてかなり優れた効果が発揮されてい
るけれども、延伸ロールの許容最高加熱温度は精々／！
Ｏ０Ｃ程度、望ましくは大体１０００〜／３０°Ｃの範
囲内であって、それより高温にすることは、すり傷、か
き傷、転写傷などの表面欠陥のほか熱膨張率の相違によ
ってセラミックス被覆に亀裂が発生したり１０−ルの破
壊を招来する可能性があるため、できないという不利、
欠点が認められる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように、この種高分子フィルムの金属製延伸ロ
ール面に対する粘着性の抑制および粘着むら、すり傷、
かき傷その他の表面欠陥の発生を防止する手段、方法と
しては、サンドブラスティング、テフロンコーティング
または硬質クロムメッキなどに比べて、少なくとも現時
点においては、セラミックスのコーティングによるのが
、所期の目的達成のためには、最も適切、確実かつ有望
、賢明であることは疑う余地がないと考える。

しかしながら、現在公知、公用のセラミックスの被覆方
式は、使用するセラミックス材料の選定、コーティング
の施工に関連した種々の条件その他において、なお適正
さを欠き、改善すべき点がある九めか、必ずしも満足で
きる効果を挙げておらず、具体的にいえば、フィルムの
粘着による斑点むら、すシ傷、かき傷の如き表面欠陥、
セラミックス被膜に早期に発生する亀裂、剥離その他の
不都合を避けるため、延伸ロールの加熱保持温度は、大
体／ｊ−００Ｃ以下に抑えざるを得ないという不利、問
題があった。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は、このような実情に鑑み、かつ関連技術分野な
らびに産業界の顕在的および潜在的の強い要望に応える
べくなされたもので、その目的とするところは、従来よ
りも格段に高い加熱温度で延伸しても、すぐれた非粘着
性の発揮が期待され、上述したような種々の欠陥のない
きわめて高品質な、この種高分子フィルムが、容易に、
かつ経済的に得られ、しかも加熱延伸用ロールそのもの
の耐久性をも著しく延長、向上せしめることができる、
その表面処理方法ないしはロール自体を提供することに
ある。

本願発明者達は、多年にわたる各種セラミックスのコー
ティング作業ならびにそれに係わる研究に伴ない蓄積、
修得された資料、経験および知識から、特に、この種高
分子フィルムの加熱延伸用ロール表面に溶射、形成せら
れたセラミックスのトップコートに早期に見られる亀甲
状亀裂や剥離ならびにロール自体の破損および加熱延伸
時におけるフィルムの粘着などの不都合は、当該ロール
基材と七うζツクス層との熱膨張率ならびに熱伝導率の
相違、セラミックスの被覆厚さおよび仕上げ、加工され
たその表面粗度にきわめて重大な関係があるとかねてか
ら確信していたので、上記目的の達成を意図せる高分子
フィルムの新規な加熱延伸用ロールないしはその表面処
理方法の開発研究に当っては、公知、公用の各種セラミ
ックスについて、予め行なったいくつかの基本的な予備
試験結果と、それらセラミックスがそれぞれ具備する緒
特性などをも十分に勘案し九末、少なくとも現時点にお
いて、最も適当で、かつ有望なトップコート用セラミッ
クスとしては、従来あまシ重要視されず、一般に関心が
払われていない酸化クロム系セラミックス（重量割合で
、たとえば、Ｃｒｚ０３が約ワダー以上、残余は主とし
てＴｉ０ｚ）を、そしてきわめて好適な対照例の代表と
しては多数の使用実績ですぐれた性能が立証、評価せら
れ、現在広く実用されている事実を考慮して、第１我に
例示した２種類のアルミナ系単独およびこのアルミナ系
とジルコニア系との組合わせからなるセラミックスを、
それぞれ選定し、種々の実験、系統的な比較試験および
入念な検討、考察を重ね、得られた知見に基づき、本発
明を完成するにいたったのである。

すなわち、本発明に係る高分子フィルムの加熱延伸用ロ
ールの表面処理方法は、加熱した状態で、高分子フィル
ムが連続的に、実質的に延伸せられるロールの少なくと
も表面部分は、グラダマ溶射法などを介して、上記酸化
クロム系セラミックスで所定の肉厚に被覆せしめられた
後、研削によフ鏡面に仕上げるようにしたことを基本的
な特徴とする。

そして、上記高分子フィルムは、ポリエステル、ポリプ
ロピレンまたはポリ塩化ビニルの如き熱可雇性プラスチ
ックスを素材としたものを含み、また上記酸化クロム系
セラミックスは、重量割合で、Ｃｒ２ｂｓが約９グチ、
好ましくは、９ｇ優以上、残余がＴ１０ｇであること、
そして、被覆されたままの酸化クロム系セラミックスの
厚さは０．お°〜θｊ　ｍｍ　ｓ研削後の厚さは０／！
〜０３オｍｍ程度となるようにし、この表面を００６　
Ｎ（２１μＲａの範囲の粗度を有する鏡面に研削により
仕上げるようにしたことを、好ましい実施態様とするも
のである。

〔実施例および対照例〕

金属母材表面に溶射される各穐セラミックス層は、通常
００６ｍｍ−よＯｍｒｎの厚さに形成せられるが、表面
に研削加工が行われる場合には、少なくともθＪｍｍ程
度の被膜厚さに溶射することが必要であると一般に認め
られている。

ところで、本発明の対象となる高分子フィルムの加熱延
伸用ロールにおいては、その性質、使用東件上、表面を
研削加工により、仕上げた後のセラミックス被膜厚さは
めｔｐ薄いと、フィルムに斑点状の粘着という不都合が
起シやすく、反対に、それが厚きにすぎると熱伝導度の
悪化、熱効率の低下を生じ、セラミックス被膜の早期の
亀裂、剥離、さらにはロール自体の破壊という重大な事
故を招来するおそれがある。

そのため本願発明者達は、前述した基本的な予備試験に
おいて、形成させるべきセラミックス層に対する適正な
厚さ範囲を決定するための試験も併せて行ない、好まし
いその厚さは大体θコないしθ２ｊｍｒｎ　　の附近に
あるとの推定、結論に達した。

そこで、本発明に係る加熱延伸用ロールの表面処理方法
の、耐熱特性、具体的には、耐亀裂性、耐剥離性々どの
向上に対する効果をまず確認すべく、第１表に示すよう
な、その実施例および対照例について、所要の比較試験
を行なった。

〔試料の作成〕

第１表に、Ｎｏ、１〜Ｎｏ、４で示した化学組成の異な
る４種類のセラミックス系コートを、はぼ同一肉厚、長
さを有する５本の５Ｓ４１製のｉθｍｍφ中空ロールの
外周面に沿って、写真／および第１図から明らかな如く
、それぞれの軸方向に、いずれも約７００ｍｍ幅で、溶
着、形成せしめるに当り、予めそれら外周面全体を有機
溶剤で十分に脱脂してから、九とえば、ナ３６〜４ｔ≦
グリッド程度のアランダム（アルミナ質の砥粒）による
ブラスティング（圧力約４ｔ〜７　ｋｉＬ／Ｃｘ”　）
を介して、下地処理を行なった。ついで、第１表および
第１図に明記されたように、第１層として、ＮＬ−Ｃｒ
系合金粉末を、米国メテコ社製プラズマフレーム溶射機
（ＩＯＭＢ型）による慣用のプラズマ溶射法で溶射し、
はぼ均一な所定厚さく約７００μｍ）に、アンダーコー
トを付着、形成させるとともに、Ｎｏ、４対照例につい
ては、さらにイツトリヤ（ＹｚＯｓ）で安定化せられた
ジルコニア（ＺｎＯｚ）の粉末を、上記と同様に、プラ
ズマ溶射ガンのノズルから吹きつけ、セラミックスのミ
ドルコート（被膜厚さ約／θθμｍ）を形成せしめた後
、上記アンダーコートまたはミドルコート上に、上記の
場合と同様に、ロールを回転させながらトップコートと
して、酸化クロム系またはアルミナ系のセラミックス粉
末ヲ、第１図に示す順序、配列で、はぼ均等な所望被膜
厚さく約３００μｍ）Ｋなるように、該プラズマ溶射機
を使用して、それぞれ溶射した。

このようにして形成された各トップコートは、研削盤に
より、まずダイヤモンドホイール（２ＺＯ番）で、さら
にＧＣホイル＜ｉｘＨ番）を用いて研削され、第１表に
例示したとおりの最終膜厚に仕上げられた。なおこれら
仕上げ研削後におけるＮｏ、１実施例の酸化クロム系お
よびＮｏ、２〜Ｎｏ、４対照例としてのアルミナ系セラ
ミックスからなる各トップコートについて得られ外表面
粗さの平均的な測定値は、それぞれ００７〜θ／７ｐＲ
ａおよび０．ｊＯ〜０．ｔＯｔｔＲｈであった〔耐熱特
性の比較試験〕 Ａ、上述の如く、はぼ同一に作成せられた５本の試料、
すなわち、中空ロール（写真１参照）それぞれに対し、
短時間で定性的な結果が得られるように、第２図に示し
た要領で急速加熱、冷却の繰返えしによる促進試験を行
ない、被膜における亀裂、剥離現象発生の有無あるいは
その進行程度を調べた。

（１）　　一定速度で回転させた中空ロールの内側から
ガスバーナで加熱する方法をとり（写真２参照）、この
加熱中は接触式温度計で測温することにより、該ロール
の全外周面が常に実質的に均等温度に加熱保持されるよ
う、十分注意した。

（２）加熱温度は、約７０　’（：／ｍ　ｉ　ｎとし、
冷却は１バーナによる加熱を中断し、室温空気を外表面
全体に吹付けることによって行なった。

Ｂ、写真３は、試験後におけるそれら各中空ロールの７
本の外観（被膜の状態）を例示したもの、さらに、写真
４および５は、その拡大詳細写真である。

（１）Ｎｏ、１実施例については、第２図に示す加熱、
冷却サイクルの繰返し試験を７０回（／！Ｏｍｉ　ｎ　
）以上、連続して行なったが、写真４から明らかなよう
に、被膜の亀裂、剥離その他の発生現象は、少なくとも
肉眼では全く認めることができなかった。

このことは、酸化クロム系セラミックスが対照例として
選定したアルミナ系セラミックスなどに比べて、熱膨張
率が大きいため、基材、すなわち、５Ｓ４１製ロールの
熱膨張によく追随しうろことも一因ではないかと考えら
れる。

（２）Ｎａ、　２対照例については、第２図に示す加熱
冷却サイクルを２回（ｊＯｍｉｎ）繰返えし次結果を示
す写真４から分るように、軽微な亀裂が全体的に発生し
ている。

この場合のアルミナ系セラミックスは、Ｎｏ、３対照例
にあるアルミナ系セラミックスよシも、粒度が大きく（
／！〜！３μｍ）してあることの効果が現われているも
のと思われる。なお試料の加熱条件（最高温度も含めて
）をもつと緩かにすれば、亀裂などは発生しない可能性
も十分に考えられる。

（３）Ｎｏ、３対照例は、Ｎｎ＊　２対照例におけると
同様に、加熱冷却サイクルを一回（３０ｍｉｎ　）繰返
えした後の外観状態を示す写真５から指摘できるように
、上記Ｎｏｎ　２対照例に比較して亀裂の発生程度はや
やＨ著である。

しかし、最高温度約、２ｊ００Ｃ，加熱速度約２０℃／
ｍｉｎという実際の使用条件よりも厳しい条件下である
にもかかわらず、発生したその亀裂の程度は、従来の加
熱延伸用ロールに見られるものよシも軽度であると認め
ることができる。

これは、アンダーコートに使用したＮｉ−Ｃｒ系合金に
よる緩衝効果に加えて、この対照例に用いたアルミナ系
セラミックスの粒度を、一般に多用されているアルミナ
系のものよシ／ランク大きく（約！〜ｙ！μｍ）してあ
ることによる緩衝効果もきいているためであろうと思わ
れる。

（４）Ｎｏ、４対照例においては、Ｎｏ＊　２およびＮ
ｏ、３対照例と異なシ、加熱冷却サイクルが７回（／ｊ
ｍｉｎ　）行なわれた段階においてすでに非常に顕著な
亀甲状クラックが全面的に発生した（写真５参照）。

この場合、ミドルコートとしてのジルコニア系セラミッ
クスは気孔率に富む被膜を形成するものであることから
、熱的緩衝に有効であろうと考えて採択した訳であるけ
れども、期待どおりの効果が十分に発揮されなかったよ
うである。かえって、このジルコニア系セラミックスは
、熱膨張率が大きいという性質が逆効果をきたし友のか
も知れないと考える。

（５）以上に概略説明した実験室的な耐熱特性の比較試
験結果から、加熱延伸用ロール表面に被覆すべきセラミ
ックスは、酸化クロム系セラミックスが耐熱特性、具体
的には＝！θ℃程度の高温に対する耐亀裂性、耐剥離性
などにおいて、最もすぐれ九ものであるとの確認が見ら
れた。

〔実用試験および発明の効果〕

本願発明者達は、上述し友ように、社内で行なった各種
試験結果から、少なくとも現時点において最適のもので
あると結論されたコーティング用セラミックスの種類、
その組成、適正なその被膜厚さ、その他を含む高分子フ
ィルムの加熱延伸用ロールの表面処理方法の実用性、換
言すれば、単なる耐高温特性のみならず、加熱延伸され
る高分子フィルムに対する非粘着性、粘着むら、すり傷
、かき傷その他の表面欠陥の発生防止、長時間にわたる
その耐久性などのすぐれた効果の最終的な確認、要旨の
決定などを行なう必要上、この種ロールの使用者、高分
子フィルムの製造者に現物を提供して実用してもらった
。

その結果に基づき、本発明の特許請求範囲に特定された
ものが、最も好適有効なものであって、従来のものは、
一般に、大体長くても二〜３ケ月でロールは使用不能と
なるのに反し、本発明によるものは、いずれも７〜２年
以上の実用に耐えることが立証せられている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明に係る加熱延伸用ロールの表面処理
方法の耐熱特性の向上効果を確認するため、本発明の実
施例および対照例を溶射するロール表面上の個所および
それら被膜の構成などを示した説明図、第２図は、上記
試験において加熱、冷却される被膜表面の温度と時間と
の関係線図、写真／〜！は、上記加熱、冷却試験用に作
成された試料（中空ロール）の試験前、試験中および試
験終了後における外観をそれぞれ例示した写真である。 出願人　　　日本コーティング工業株式会社代理人　　
　長　　　石　　　義　　　雄　　■星一旦一亘　　　
１を醪ｔ／ｌ鵬朗 麟ＩＩ（刀幻 手　　続　　補　　正　　書（方式） 昭和６２年り月コグ日 ／　事件の表示　　昭和６．２年特許願第１３４７０ｒ
号３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ナガス晶シトウシ 住所　　尼崎市長洲西通／丁目３番ｘｇＪ＆名　称　　
　　日本コーティング工業株式会社代表者　　　　　桑
　　谷　　玄　　称久代理人　郵便番号６ｊＯ 住　所　　　神戸市中央区相生町ダ丁目６番６号　、−
よ　補正命令の日付　　昭和６λ年？　月　！　日（発
送日　ｔ２．Ｊ”、＝ｊ） −−６２，ｇ、　２６ Ｚ　補正の内容 ■　明細書第２／頁第１４を行〜１７行目の「の関係線
図、写真／Ｎｊは１０．写真である。」金、「の関係線
図である。」に改める。 ■　写真ｌ〜！を削除する。 ？　添付書類の目録

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）高分子フィルムを加熱した状態で、連続的に延伸
   する金属ロールにおいて、少なくとも実質的に延伸が行
   われる該ロールの表面部分は、プラズマ溶射法などを介
   して酸化クロム系セラミックスで被覆せしめた後、研削
   により鏡面に仕上げるようにしたことを特徴とする、高
   分子フィルムの加熱延伸用ロールの表面処理方法。
2. （２）高分子フィルムは、ポリエステル、ポリプロピレ
   ンまたはポリ塩化ビニールの如き熱可塑性プラスチック
   スを素材としたものであることを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項に記載の高分子フィルムの加熱延伸用ロー
   ルの表面処理方法。
3. （３）酸化クロム系セラミックスは、重量割合でＣｒ＿
   ２Ｏ＿３が約９４％、好ましくは９６％以上、残余がＴ
   ｉＯ＿２であることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項または第２項に記載の高分子フィルムの加熱延伸用ロ
   ールの表面処理方法。
4. （４）プラズマ溶射によつて被覆されたままの酸化クロ
   ム系セラミックスの厚さは、０．２５〜０．５ｍｍ、研
   削後の厚さは０．１５〜０．３５ｍｍ程度となるよりに
   したことを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれかに記載の高分子フィルムの加熱延伸用ロ
   ールの表面処理方法。
5. （５）被覆された酸化クロム系セラミックスの表面は、
   研削により粗さが０．０５〜０．２０μＲ＿ａの範囲に
   ある鏡面に仕上げるようにしたことを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の高分
   子フィルムの加熱延伸用ロールの表面処理方法。