JPS6369624A - 高モジュラス熱可塑性フィルムの巻き取り用無接触節形成方法 - 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） 本発明は高モジユラス熱可塑性フィルム例えばポリエス
テル及びポリイミドの無接触で節（ｋｎｕｒｌ）を形成
する方法に関する。好ましい態様においては、速乾性の
インキが巻き取り前に移動するフィルムの表面の端に断
続的に置かれろ。他の好ましい態様においては、レーザ
ーを用いて巻き取り前に移動するフィルムの表面の端に
断続的に改変する。

（従来の技術） 高モジユラス熱可塑性フィルムのウェブの製造は周知で
ある。例えばポリエチレンテレフタレートフィル１３は
、先ず溶融ポリエチレンテレフタレート樹脂をスロット
されたダイを通して押出してポリエチレンテレフタレー
トの注型溶融物を形成することにより製造される。溶融
物は注型ドラム上で冷やされて、注型シートを生成する
。注型シートは縦方向及び横方向に二軸延伸されてフィ
ルムを形成する。これらの二つの垂直方向におけろフィ
ルムに付与される延伸の旦は、製造者がフィルムに付与
することを望む所望の引張性の関数である。二軸延伸さ
れたフィルムは、次に高温で熱硬化されてフィルムを緩
和且つ結晶化し従ってフィルムに所望の熱安定性を付与
する。フィルムを熱硬化後直ちに冷却し、そして端を整
えた後にミル又はマスターロールに巻かれる。マスター
ロールは、通常標準の巾のフィルムにスリットされる。

これらのフィルムはロールされて「スリット・ロール」
を形成する。多くの場合、スリット・ロールは、使用前
に貯蔵及び／又は輸送される。

多くの応用において、熱可塑性ウェブの表面の特性は、
非常に重要である。恐ら（同様に重要なのは、フィルム
の厚さの均−性及びその表面特性の均一性である。残念
ながら、高モジユラスフィルム製造の終わりで行われる
高速巻きとり操作は、部分的には高モジユラスフィルム
例えばポリエステル及びポリイミドにともなうシートの
変形及び表面の損傷により、フィルムの品質を劣化させ
る。

熱可塑性ウェブ、例えばポリエチレンテレフタレートが
巻かれるとき、目的は、ロール全体に剛い均一な圧力分
布を有する完全な正円形のシリンダーとして定義される
「理想的なフィルムロール」を生成することにある。理
想的なフィルムロールの個々のフィルム層は、それらの
端がロールの両端で平らなしかも滑らかな表面を呈する
ように重ねられろ。理想的なフィルムロールの面は、通
常見受けられる「非理想的な」ウェブ特性例えば「ゲー
ジ中バンズ（ｇａｕｇｅ　ｂａｎｄｓ）　Ｊ、「りｎス
ーバックルズ（ｃｒｏｓｓ　ｂｕｃｋｌｅｓ）　Ｊ、「
ハネカム（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）　Ｊ、［ビンプルズ（
ｐｉｍｐｌｅｓ）Ｊ、［シフテッド・レイヤーズ（ｓｈ
ｉｆｔｅｄ　１ａｙｅｒｓ）　Ｊ及び「テレスコーピン
グ（ｔｅｌｅｓｅｏｐｉｎｇ）　Ｊを示さない。これら
の用語は次の如く定義される。

ゲージ・バンズ：フィルムの巻かれたロールに不均一な
圧力を誘発する、フィルムウェブの長さ方向又は「機械
」に対して横方向で測定したウェブの厚さの変化。

クロス・バックルズ：軸方向に沿って延びしかも円周及
び半径方向の対応する圧力勾配をともなうフィルムのロ
ールの表面上の平らな又は不均一な湾曲のパターン。

へネカム：金網に似た不均一な滑らかさ及び圧力分布の
パターン。このパターンは表面上に存在するか又は表面
の層の下にかくれろ。それは巻くときに生ずるか又（１
含まれた空気が逃げるにつれ時間とともに進行して、不
均一な圧力の分布を明らかにする。

ビンブルズ：一般に円形でしかも程度によりγＳさ及び
直径が異なる局在的な硬いスポット。ときにはフィルム
の層間に含まれた粒子を巻くことにより生ずる。「ピン
プル」の欠陥をもｌ二らす局在的な不均一の圧力により
以後の層はしばしばひずみ勝ちである。

シフテツドレイヤーズ：フイルムのロールの縁の表面か
らその端が突き出１７ている個々の又は一群のフィルム
層に適用される用語。ン゛ノテッド・レイヤーズｉｆ、
しばしばひき張力の大きさ又は方向におけろ一時的な脈
動により生ずる。

ヲ゛レスコープド・Ｉ：１　・−ル：完全に重ねられた
配置から）１ねて軸が組γｌ的に移動したその層を一部
有す−ろノイルノ、のロール。この欠陥は巻き取す中又
は巻き取りの次の取り扱い中に生じうろ。それは低い半
径方向の圧力下で巻かれしかも表面摩Ｆｌの低いフィル
ムのロールに多い。滑らかなしかも均一にデーバーされ
たウェブを横断する厚さのプロフィルが、ロールにとす
巻き取す中テレスコープする傾向を増大する。

苦労ずろ方法のコントロール特にフィルムの巾のゲージ
の均一性に関ずろコントロールは、−ト述の非理想的な
フィルムウェブの特性の出現及び程度を排除するか又は
顕著に低下させろ。米国特許第３．８７３．　（ｉ６４
号明細書に記載されたような巻き取り後の熱処理は、又
高モジュラス熱１町塑性フィルムの巻き取りによるシー
１−の変形８最小にする。

フィルムのメー゛カーｉ、ｉ：、又フィルムの巻キ取す
特性を改善する１＝めに、フィルムの表面を意識的に改
変してきた。特に、フィン１／−ウエブの最も外側口↑
Ｊ杓０．３２”　１．２７ｃｍ　（１／８−１／２イン
チ）〕の端をエンボス（節）して「シフデッド・レイヤ
ーズ」現象を防いできた１、接触節は、概しで移動する
フィルム・ウェブの端と回転して接触する円形の金属ｎ
−−ラ−により４ト成さ第１ろ。ロー→−（よ、概し・
て半径方向（こ外方へ＋ｍ　１７　！ｉかもローラーの
周辺に規則的に配置さｊた小さな突７起を有する１、第
二のゴムをか、Ｐ、りせｔ−ローラーけ、節形成［１−
シーの丁の反対の一フィルム表ｉ、ｍ　ｌ二直接回転し
て接触ずろ−、ブイ・１人のｊ閏が回転する節形成ロー
→−を通るときに、−列の間Ｆ、％Ｍを置いた匂１み目
がフィルムのｉ潟に生成され乙１．これらの刻み目：ｔ
、的に巻か負かブイ・１．への刻み目と一列に並びモし
てイへ合ｔろことに上り巻き取り中（Ｃジ゛〕子ソド・
し・イヤー　ズの現象を最小にするのに役立つ。、刻み
１］の完全な整列は、選択さ４また節パ々−ン及びそわ
ぞれの次の澗の半径の増大により不可能である。。前に
巻かれたフィルムの表向の刻み目とそれ自体強固に係合
し第２い節をイｆする刻み目け、含まズまた空気がフ（
ルムロ−）：、から逃げろ通路を形成ずろ４、そ１らは
又ワールの端で高圧接触の領域を形成する。こればひき
取り中にロール内のウェブ表面が−・致することをイｒ
？、、、ｉイｔする。。

上述の接触筒形成人は、比較的厚い高モジユラス７）　
４　ルｔ、　［杓０．０！ｌ；１１１１１１　（０，０
０２イ・７チ）以上コてはｒ］−容し７うるが、それ１
よより薄いゲージフィルムに＋ｊ不適当である。回転す
る節形成愉及びゴム輪は、概してフィルムのｍ　ｔｊ向
にひずみ勾配を導入する。。

このひずみ勾配は厚いフィルム（／：は有害に働かない
が、このようなひずみ（よ薄いフィルムを顕著に変形し
、それにより巻き取〜の問題をさらに生じさせろ。節形
成に」、ろ他の問題（ま、くずの形成及びフィルムウェ
ブの表面の汚染を含み、そしＣ節形成装置の正確な−コ
ンＩ−ロール及び整列の必要がある。

（発明の概要） 一つの様相において、本発明ζよ熱可塑性フィルムの巻
き特性を改善ずろ方法であり、その方法は該フィルムウ
ェブの表面と接触しないフィルム表題の改変の手段（こ
Ｊ、す、断続的に該フィルムウェブの少なくとも一つの
端の表面を改変して、表面を改変されたフィルムの厚さ
が、フィルムの巻き特性を改善するのに有効な慝で表面
を改変されないフィルムの厚さより大きいこと上りなる
。

他の様相において、本発明はその表面が無接触の節形成
により少なくとも一つの端を改変した優れｔコ巻き特性
を有する熱可塑性フィルムウェブである。

上記で要約したように、本発明はフィルムの表面と物理
的に接触することなく、移動するフィルムの表面に節を
形成する改良された形に関する。

熱可塑性フィルムの無接触節形成は、ウェブの巾方向の
ひずみ勾配の形成なしにそして顕著なフィルムの劣化又
は汚染なしに、高モジユラスフィルムの高速巻き取りを
可能にするものと思われろ。

「高モジユラスフィルム」によす、フィルムの重ねられ
た層の圧縮モジュラスに比べて比較的高い引張モジュラ
スを有するフィルムを意味する。

比’ｔ２　的低いモジュラスフィルムは、その圧縮モジ
二ラスと大体同じ大きさの引張モジュラスを有する。ポ
リエステル及びポリイミドは高モジユラスフィルムの二
側であ））、一方ボリオレフィンフィルムは概して低い
モジュラスを有する。

「無接触節形成」により、表面の改変の実際の手段によ
りフィル、−の表面と物理的に接触しない、フィルムの
巻き特性を改良するこさを目的とする、移動する熱可塑
性フィルムの少なくとも一つの端のすべての断続的な表
面の改変を意味する。接触節形成表面改変は、明らかに
この定義の範囲外である。

本発明の好ましい態様は、フィルム表面の表面改変の手
段として、従来のインクジェットプリンターを用いろ。

インクジェット印刷は、ドツト・マリトリックス印刷の
一つの形であり、微細なノズルから出るインクの流れは
印刷媒体上の特定の位置に向かう小滴に分散される。ジ
ェットプリンターの基本的な理論及び操作は、クーン（
Ｋｕｈｎ）及びマイヤーズ（Ｍｙｃｒｓ）　ｒインク・
ジェット・プリンティング（Ｉｎｋ−Ｊｅｔ　Ｐｒｉｎ
ｔｉｎｇ）　Ｊ　２４０．サイエンティフィック中アメ
リカン（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ａｍｅｒｉｃａｎ）＋
６２（１９７９）により充分に記載され、その記載はそ
の全体を参考文献として引用する。

インクジェットプリンターは、任意の従来のデザインの
ものであり、そして好ましくはコンピュータ・コントロ
ールを用いて、移ａｔろフィルム表面の端に治ってその
インク小滴を向けるように適合されねばならない。イン
クジェットプリンターの操作は、フィルムの厚さの任意
の無、ｅ識の変動を相殺するようにフィルムの厚さの情
報と調和されて、フィルムウェブの各側の印刷された端
が実質的に等しい厚さの「バランスのとれた縁」となる
ようにする。好ましはく、インクジェット印刷装置は、
接触部形成装置が概して配置されるような所、例えばテ
ンクー出口に隣接して又は巻き戻しスタンド又はスリッ
ク−に隣接して配置されうる。

本発明のこの好ましい態様において、インク小滴のみが
実際にフィルムの表面と接触する。フィルムの表面の改
変の手段（即らインクジェットプリンター）は、物理的
にフィルムの表面と接触しない。

フィルム加工速度、インク適用の点と他の表面と接触す
るフィルムの次の点との間のウェブの利用可能な長さ及
びフィルムウェブへのインク接着は、インクが巻かれる
前にフィルム表面上で乾燥且つ硬化しなければならない
ので、本発明で用いられうるインクのタイプを決定する
。それ故、フィルムの線速度が早ければ早いほどそして
次の接触的のフィルムの路が短けれは短いほど、インク
は早く乾燥しなければならない。インクの乾燥時間は、
熱の適用又は通気又はその両方により減少しうる。−最
に、−１容しうる乾燥時間は５秒より短く好、圭しくは
２秒より短い。インクジェットプリンターが５き戻しス
タンド／スリッターに「Ａｉ接しているならば、１秒以
下の乾燥時間が概してこのような配置に見られろより短
い非接触ウェブ路により要求される。

早い乾燥性を有することに加久て、インクは熱可塑性フ
ィルムの表面に接着しなければならない。

好ましくは、フィルムの端の表面は、フィルム表面への
インクの接、θを増大するために、インクの付着的に電
気コロナ放電又は他の表向の改変により改変さねうる。

インクは好ましくは乾燥して粘゛ｎ性があってはならず
、そしてそれはロールからのフィルムの巻き戻しを制限
しない。

、′：Ｆ容しうろインクの数を制限する他の制約は、観
客のコーティング処方との協調性及びフィルムの利用性
に対するインクの作用及び加工基準を含む。インクは不
透明、着色又は透明であってもよく、そしてそれば螢光
顔料を含んでもよい。

種々の熱可塑性ウェブへの適切な接着性を有ししかも許
容しうろ短い乾燥時間を有すると思われろインクは、溶
媒を基とししかも固体の多いυｖＷ！化可能なインクを
含み、そわらは概してインクジェット印刷用に用いられ
る。特に興味のあるＵＶ硬硬化ｎ能能インクは、人ＭＪ
ＥＴ　Ｗ−１２１０の商標の下テ’フイスコンンン州ニ
ーす（Ｎｅｅｎａｈ）のアメリカン・テウノロジーズ・
インク（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｔｅｅｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
。

Ｉｎｃ、）から市販されている。♀い乾燥時間を有する
溶媒ＩＣＭ　ツ＜　４　ン’ｙ　Ｉ；ｔ、ＶＩＤＥＯＪ
ＥＴ　１６−７８００．１６−８１００及び１６−８２
００を含み、こ負らばすべてイリノイ州６００７．７−
　ルク・グローブ・ビＬ／ッジ（Ｅｌｋ　ＧｒｏｖｅＶ
ｉｌｌａｇｅ）、アーサー・アベニュー　（Ａｒｔｈｕ
ｒ　、Ａｖｅｒｉｕｅ１２２００の＾Ｂディック（Ｄ　
ｉ　ｃ　ｋ）カンパニーの部門のビデオジェット・シス
テムズ・、インターナショナル（Ｖｉｄｅｏｊｅｔ　Ｓ
ｙｓｘｅｍｓ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）から市販
さ２１でいろ。

５０〜３５０ミクロンの厚さを有する二軸延伸のポリエ
チレンテレフタレートフィルムのＩ＼ビー・ゲージにつ
い°Ｃ一般に用いられろ接触部形成：、ｆ、（既して５
〜２０％フィルムの測定されるノゾさを増大させろエン
ボスを生成する。このＪゾさの差は、「節の高さ」とし
て知られ、そして節形成愉によりフィルムに働（圧力を
調節することにより、巻いたウェブの一つの端から他の
端への平均のフィルムシー　１−の厚さの無Ｑ識の差を
部分的に相殺するように調節される。エンボスのパター
ンは、又節形成輪を異なったパターンをａする他の陥に
より代友ろことにより変人られる。節パターンを調節す
るのは比較的１ｆｉｉ例である。それは、面形成装置又
はヘッドをフィルムから除去しなければならｒｌそして
節形成幅を代えさらに節形成′Ａ：ａを再び整列しなけ
ればならないからである。

これとは非常に対照的に、本発明の無接触節形成法は、
好ましくは５〜５０ミクロンの厚さ範囲のより薄いフィ
ルムの「節の高さ」を早（、精密にしかも好都合にコン
１−ロールせしめろ。例えば、従来の１′ンクジェット
プリンター；よ、タイプフェースそね自体と同じくそれ
らが印刷ずろ字を急速に変人ろことができる。インク小
滴の１節の烏さＪは、又０５〜５０ミクロンに調節され
うる。フィルムの巻き特性に影響ずろのに有効な「節の
高さ」を達成ずろのに要求されるインクの実際の麓は、
印刷されるパターン、フィルム速度及びフィルムのモジ
ュラスを含む種々のファクターに依存しよう７．そして
フィルム製造技術の技術者により容易に実験的に決定さ
れうる。

本発明の無接触表面改変が連続的よりもむしろ断続的で
あるのが重要である。個々の断続した表面改変の間の間
隔が、巻き取り中にロー・ルさ第１たウェブに含まれた
空気をフィルムのＩコールから逃げろ１うにする。個々
の改変の間の間隔は、フィルムの速度、エンボスのパタ
ーンそして表面改変のイず効な節の高さにより変化する
。個々の表向改変の間の実際の距離は、接触部形成によ
り生成される代表的な分離ど大体同じである。０．３２
ルの有効高さを有する接触節パターンを有する、毎分約
３００ｍ　（約１０００フィー１−　）の速度で巻かね
るポリエチレンプレフタシートフィルムでは、エンボス
間の分離は約０．３２ｃｍ（約１７８インチ）である。

無接触部形成に固有の一次的巻き取りの利点に別人て、
インク・ジェット印刷を用いる好ましい態様は、又フィ
ルムのメーカーをして彼の製品に容易に情報を別人させ
る。例えば、節作りパター＝ンは、ロット番号、フィー
１−数の印又はメーリーの名及び／又は製品の名である
。

「アメリカン・ヘキスト・コーポレーシヨン、ホスタフ
７　：／　（Ｈｏｓｔａｐｈａｎ）　”タイプ２５００
、ポリエステルフィルム」 節パターンは又巻き取り操作中に容易に変人られてロー
ルの終わりを示す。

［約９０ｍ　（３００フイート）又は以下−１本発明の
第二の好ましい態様は、インク・ジェットプリンターよ
りむしろレーザーを用いて、巻き取り前に移動するフィ
ルム表面の端を断続的に改変する。レーザー印刷により
生成する突起は、フィルムによるレーザーの集中した光
（熱エネルギーへ転換される）の部分的吸収により、ベ
ースフィルムの局在的な熱ひずみであり、各孔の回りの
ビード又は溶融した溜まりを有するフィルムの端の実際
の孔又はレーザー印刷の何れかである。

突起の「節の高さ」は、レーザーの強度を調節すること
により調節されうる。

本発明のこの第二の好ましい態様において、レーザー電
磁気放射のみがフィルムの表面に衝突する。フィルム表
面の改変のための手段（即ちレーザープリンター）は、
フィルム表面に物理的に接触しない。

異なるタイプのレーザーは、異なる波長を示す。

レーザーのエネルギーの効果は、レーザーの波長におけ
る熱可塑性フィルムの吸収特性に依存しよう。ポリエス
テルフィルムは、１０６ミクロンの波長のイツトリウム
／アルミニウムガーネット（Ｙ３人−０１□）レーザー
（ＹＡＧレーザーとも知られている）よりも１０．６Ｅ
クロンの波長の二酸化炭素レーザーをより有効に吸収す
る。熱可塑性フィルムの選択的な吸収は、波長によるレ
ーザー加熱効果を選択且つ予測するのに用いられろフィ
ルムの赤外線スペクトルを調べろことにより予測されう
ろ。

レーザープリンターは、接触節形成装置が概して配置さ
れている所例えばテンター出口に隣接して又は巻き戻し
スタンド又はスリッターに隣接して配置される。異なる
光マスクを用いることにより、異なる節のパターンが、
フィルム表面に「印刷」されうろ。好ましくは、レーザ
ーの操作はコンビ二一夕によりコントロールされ、それ
はフィルム製造又はスリット操作の中断なしに、フィル
ムの節のパターン及び巻き特性の早い変更を可能にする
。

連続波及びパルスレーザ−の両方が本発明において用い
られうろ。連続波（ｅ−）レーザーは、概して所望のや
り方で光ビームに向くレンズ及び／又はミラーと協同す
るレーザー光源よりなる。例えば、レーザー光ビームは
、ビームの直径を拡大（例えば２〜３倍）するアップコ
リメーターを通過する。拡大されたビームは、次に２個
の施回しうるだ円形の誘電性ミラーにより偏向し、その
ミラーは１つがビームのＸ軸偏向をコント四−ルし他の
ミラーがビームのＹ＊＋［向を決定するように配置され
る。各ミラーは、好ましくはコンピュータのコントロー
ルの下にある検流計メカニズムにより回転する。

レーザー光ビームは、次に固定されたフラットフィール
ドレンズを通り、それはビームを熱可塑性フィルムの表
面の平面に焦点を集め、レーザービームをしてフィルム
表面に対して垂直なフィルムへ衝突させる。断続的な衝
突は、フィルム表面から完全に離れたレーザービームを
偏向することにより、又は回転ミラー又は同様なビーム
「チョッパー」により達成されうろ。

前述の操作の一般的な理論を用いる連続波レーザー印刷
イステムは、商標名ｌＮ５Ｔ人ＭＡＲＫ下で）四すダ州
３２８２１．オーランド（Ｏｒｌａｎｄｏ）、アストロ
ナウント（人５ｔｒｏｎｉｕｎｔ）ブル−バード、１１
２２２．コントロール・レーザー・コーポレーションか
う市販さねている。

本発明の好ましい態様は、ともに接触節形成のひずみ勾
配の問題をな（す。無接触面形成の第二の利点は、早い
節パターンの取り換えモしてくず形成及びそれに伴うフ
ィルム汚染の低下又は排除を含む。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性フィルムウェブの表面と接触しないフィ
   ルムの表面を改変する手段により、断続的に熱可塑性フ
   ィルムの少なくとも一つの端の表面を改変して、表面を
   改変されたフィルムの厚さが、表面を改変されなかった
   フィルムの厚さより、フィルムの巻き特性を改善するの
   に有効な量で、大きいことよりなる熱可塑性フィルムの
   巻き特性の改善法。
2. （２）該フィルムの同じ表面の向かい合った端が改変さ
   れてフィルムの巻き特性を改善する特許請求の範囲第１
   項記載の方法。
3. （３）該方法が、フィルムがフィルムテンター装置から
   出た後のフィルムの製造中に行われる特許請求の範囲第
   １項記載の方法。
4. （４）フィルムがロールに巻かれる直前に、該方法が行
   われる特許請求の範囲第３項記載の方法。
5. （５）フィルムの表面を改変する該手段がインクジェッ
   トプリンターよりなる特許請求の範囲第１項記載の方法
   。
6. （６）該インクジェットプリンターがコンピュータによ
   りコントロールされる特許請求の範囲第５項記載の方法
   。
7. （７）ＵＶで硬化可能なインクが該インクジェットプリ
   ンターにおいて用いられそしてＵＶランプが用いられて
   該フィルム上の該インクを乾燥する特許請求の範囲第５
   項記載の方法。
8. （８）該ＵＶで硬化可能なインクが約６．５ｃｍ＾２（
   １平方インチ）当たり２００ワットを照射したＵＶラン
   プの下で室温で２秒より短い乾燥時間を有する特許請求
   の範囲第７項記載の方法。
9. （９）フィルム表面を改変する前記手段がレーザーより
   なる特許請求の範囲第１項記載の方法。
10. （１０）該レーザーがパルス二酸化炭素レーザーである
    特許請求の範囲第９項記載の方法。
11. （１１）該レーザーが連続波レーザーである特許請求の
    範囲第９項記載の方法。
12. （１２）該フィルムが５〜５０ミクロンの公称厚さを有
    する特許請求の範囲第１項記載の方法。
13. （１３）熱可塑性フィルムウェブの表面と接触しないフ
    ィルムの表面を改変する手段により、断続的に熱可塑性
    フィルムの少なくとも一つの端の表面を改変して、表面
    を改変されたフィルムの厚さが、表面を改変されなかっ
    たフィルムの厚さより、フィルムの巻き特性を改善する
    のに有効な量で、大きいことよりなる優れた巻き特性を
    有するフィルム。
14. （１４）該フィルムが１〜５ミクロンの節の高さを有す
    るポリエステルである特許請求の範囲第１３項記載のフ
    ィルム。
15. （１５）該フィルムがポリエチレンテレフタレートであ
    る特許請求の範囲第１４項記載のフィルム。
16. （１６）該フィルムがポリイミドである特許請求の範囲
    第１３項記載のフィルム。