JP2007119181A

JP2007119181A - シートロールの製造方法、シートロールおよびシートロールの製造装置

Info

Publication number: JP2007119181A
Application number: JP2005313915A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kimura; 雅喜木村; Naohiro Takashima; 直弘高島
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【課題】
ロール状に巻き取る際に端面ズレやスリキズがなく、しかも安価かつ調整が容易で別異の欠陥を誘発することの少ないシートロールの製造方法、シート、およびシートロールの製造装置を提供する。
【解決手段】
走行するシート３の幅方向の所定の位置におけるシート３の両面または片面の照射部位１８に、シート３に吸収されるエネルギーを付与するエネルギー線を照射し、照射部位１８および／またはその周辺部においてシート３を変形させ、その後、シート３をロール状に巻き取る。
【選択図】図２

Description

本発明は、シートロールの製造方法、シートロールおよびシートロールの製造装置に関する。

従来より、シートロールの製造方法においては、シートロールの端面ズレによる巻姿不良や、シート同士の擦れによるスリキズを防止するために、シートの幅方向の端部近傍に、特許文献１に開示されたようなエンボス加工や特許文献２に開示されたような帯電処理などの表面処理を施すことで、シート同士間の摩擦係数を増大させ、シート同士の密着力を高める方法が、知られている。

また、特許文献３には、表面処理の効果をより高めるために、シートを加熱しながらエンボス加工する方法、特許文献４にはエンボス自体を加熱しながらエンボス加工する方法も提案されている。

エンボス加工では、図１に示すように、エンボスリング１と対極リング２とでシート３を挟み、エンボスリング１を対極リング２に押し付け、エンボスリング１表面のエンボスパターンをシートに転写させる方法が一般的である。

しかし、この方法では、所望の転写跡を得るためには、エンボスリングと対極リングを均一かつ一定圧力で押し付けることが必要であり、調整が非常に困難という不具合があった。またエンボスリングとシートが擦れて発生する粉が原因となりシートに新たなキズを発生させるという不具合もあった。また、エンボスパターンの転写は主に弾性変形によるものであり、変形部が経時で変形前の状態に復元してしまうため、シート同士の密着力を長時間維持できないという課題もあった。また、シートやエンボスリングを加熱し、熱によるシートの塑性変形を利用したエンボス加工方法の場合は、上記不具合に加えて、温度調整が困難という不具合もあった。

また帯電処理は、静電気のみでシート同士の間の密着力を高めるものであるため、新たなその密着力がエンボス加工に比べて弱く、特に厚番手のシートでは、シート同士のズレや擦れを防止する効果が不十分なことが多かった。また静電気が新たな帯電欠点を誘発するという場合もあった。
特許第３４７９６６２号公報特開平９−２０２４９６号公報特開昭４９−１３２１５５号公報特開昭５２−９６６７８号公報

そこで本発明の目的は、上記問題点を解決し、ロール状に巻き取る際に端面ズレやスリキズがなく、しかも調整が容易で別異の欠陥を誘発することの少ないシートロールの製造方法、シートロールおよびシートロールの製造装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明によれば、走行するシートの幅方向の所定の位置におけるシートの両面または片面の照射部位に、前記シートに吸収されるエネルギーを付与するエネルギー線を照射し、前記照射部位および／またはその周辺部において前記シートを変形させ、その後、前記シートをロール状に巻き取ることを特徴とするシートロールの製造方法が提供される。また、本発明の好ましい形態によれば、前記照射により形成された変形部位における最大シート厚みが、前記照射前のシート厚みの１１０％以上１５０％以下となるように前記エネルギー線を照射することを特徴とするシートロールの製造方法が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記変形部位を、前記シートの幅方向端部から前記シート幅方向に距離５０ｍｍの範囲内の領域に形成することを特徴とするシートロール製造方法が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記エネルギー線を前記シートに対してシート幅方向に走査しながら前記照射部位に照射することを特徴とするシートロール製造方法が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記エネルギー線として、エネルギー線源から発したエネルギー線を複数に分割したものを用いることを特徴とするシートロール製造方法が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記変形部位を、断続的に形成することを特徴とするシートロール製造方法が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記シートの走行速度に応じて、前記エネルギー線の出力を変化させながら前記照射部位に照射することを特徴とするシートロール製造方法が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記エネルギー線としてレーザ光を用いることを特徴とするシートロール製造方法が提供される。

また、本発明の別の形態によれば、走行するシートの幅方向の所定の位置におけるシートの両面または片面の照射部位に、前記シートに吸収されるエネルギーを付与するエネルギー線を照射し、前記照射部位および／またはその周辺部において前記シートに変形部位を形成し、その後、前記シートをロール状に巻き取って製造されてなるシートロールが提供される。

また、本発明の別の形態によれば、シートロールを製造する製造装置であって、シートの幅方向の所定の位置におけるシートの両面または片面の照射部位に、前記シートに吸収されるエネルギーを付与するエネルギー線を照射するエネルギー線照射手段を有することを特徴とするシートロールの製造装置が提供される。

本発明において、シートとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、芳香族ナイロン等のポリアミド系、その他ポリイミド系、ポリスルホン系、ポリビニル系、ポリエステルエーテル系、ポリカーボネート系、ポリフェニレンサルファイド系、ポリ乳酸系などからなる樹脂シートが用いられる。もちろん、これらの樹脂の混合物や共重合物であってもよい。また各種の添加剤、例えば帯電防止剤や、耐候剤や、無機または有機の粒子や、ワックス等の滑剤や、顔料を含むものであってもよい。中でもポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム、アラミドフィルムまたはポリイミドフィルムなどのフィルムに有効である。

本発明において、照射部位とは、エネルギー線が照射されるシートの位置のことであり、特に広幅シートの場合は両端２ヶ所に照射部位を設けることが好ましい。

本発明において、エネルギー線とは紫外線、可視光線、赤外線、レーザ光線、放射線など波長成分を含む、シートに対して非接触的な指向性のあるエネルギー伝播をいう。シートに吸収されるエネルギーを付与するエネルギー線とは、典型的には、シートに吸収されやすい波長成分が含まれている光線等であれば良く、例えばシートが樹脂である場合は気体レーザや固体レーザや半導体レーザなどのレーザ光が好ましい。

本発明において、シートの変形とは、変形部位においてシートが分割されることがなく、変形後もシートの一体性が維持される範囲で、かつシートをロール状に巻き取ったときに、変形部位のあるシートの面とこれに重ねて巻き取られたシートの層の面との間の摩擦を増大させる形状、化学的な表面改質等の性質の変化をいう。特にシート表面が熱により塑性変形したものが好ましい。

本発明において、照射前のシート厚みとは、エネルギー線を照射する前の幅方向の平均厚みである。

本発明において、エネルギー線の照射部位と、エネルギー線の照射によって形成された変形部位とが完全に一致する必要はなく、変形部位には照射部位だけでなく、例えば照射部位に囲まれた部位や、照射部位の周辺部など、照射が原因で変形する全ての部位が含まれる。

本発明において、シートの幅方向とは、シートの走行方向とシート面の法線方向とに対してそれぞれ直交する方向をいう。

本発明において、エネルギー線をシートの幅方向に走査する方法としては、例えば光学的な手段でエネルギー線をシートの幅方向にトラバースしながら照射する方法がある。ここで、幅方向に走査するとは、エネルギー線がシートの幅方向にトラバースする成分を有していればよいことをいい、走査する方向が必ずしも幅方向に完全に一致している必要はない。

本発明において、変形部位を断続的に形成するとは、複数の変形部位の集合状態をマクロ的に見た時に、例えば変形部位が点線や破線状に配置することを意味する。

本発明において、変形部位の形状や大きさ、個数は特に規定されないが、例えば面積０．０１〜１ｍｍ^２程度の変形部位が、１個／１ｃｍ^２以上の密度で、適宜規則的に配列されているのが好ましい。

本発明において、エネルギー線源から発したエネルギー線を複数に分割するとは、１本のエネルギー線を複数のエネルギー線に分岐することをいう。分割する手段としては、１本エネルギー線を拡散させ、複数のエネルギー線に再度集光させる方法が好ましい。

本発明に係るシートロールの製造方法によれば、シート同士の摩擦係数を増大させるために有効なシートへの表面処理として、効果を長時間維持できる塑性変形を利用した変形部位を、非接触な手段でシート上に形成することができるため、エンボス加工で課題となっていた、エンボスロールの対極ロールへの押し付け圧を均一に調整する必要もなくなる。またエンボスリングとシートの擦れによる粉の発生も防止でき、新たなキズを発生させる懸念も解消できる。またエンボスリングやシートを加熱する際の温度調整も不要となる。また帯電処理とは異なり、帯電欠点を誘発する懸念も小さい。

以下、本発明の好ましい形態について説明する。

エネルギー線の照射により形成された変形部位における最大シート厚みは、シート同士がズレないだけの密着力を確保することができれば特に規制されないが、薄すぎるとシート同士がズレないだけの密着力を確保することができず、逆に厚すぎるとロール状に巻き取る際に積層され形成されるコブも大きくなり、コブ周辺に新たなシワを誘発したり、コンタクトロールにダメージを与えるという新たな不具合も発生するため、照射により形成された変形部位における最大シート厚みが、照射前のシート厚みの１１０％以上１５０％以下となるようエネルギー線を照射することが好ましい。照射前のシートの厚みの１１０％未満の場合は、シート同士の密着力が低く、１５０％よりも大きい場合はシワを誘発したり、コンタクトロールにダメージを与えるので好ましくない。なおコンタクトロールとは、シートをロール状に巻き取る際に、シート層間に噛み込む随伴エアを排除するため巻取ロールに押し当てるロールのことであり、一般的に表面がゴム被覆されたロールを用いる。

照射により形成された変形部位は、後工程において品質上の観点から屑として処理されることが一般的であるため、変形部位はシートの端部近傍に配置することが好ましく、特に後工程での歩留まり低下を防止するためには、変形部位は、シートの幅方向端部からシート幅方向に距離５０ｍｍの範囲内の領域に形成されていることが好ましい。変形部位がシートの幅方向端部から距離５０ｍｍ以上の場合は、歩留まりが低下して好ましくない。なお広巾シートの場合は変形部位を両端付近に２ヶ所に各々配置しても良い。

変形部位を幅方向において広範囲に形成すれば、フィルム同士の密着力をより高めることができる。変形部位を広範囲に分散して形成する手段としては、エネルギー線をシートに対してシート幅方向に走査しながら照射部位に照射することが、エネルギー線源を幅方向に多数並べて設置する必要がなくなり、本発明の目的が安価で達成できるため、好ましい。

照射により形成された変形部位を広範囲に形成する別の手段としては、エネルギー線としてエネルギー線源から発したエネルギー線を複数に分割してから照射部位に照射することが、やはりエネルギー線源を幅方向に多数並べて設置する必要がなくなり、本発明の目的が安価で達成できるため、好ましい。

変形部位を断続的に形成すれば、シート同士間の摩擦係数をより増大させ、シート同士の密着力を高めることができるため、好ましい。変形部位を断続的に形成する手段としては、例えばエネルギー線をパルス照射すれば良い。なお同出力のエネルギー線源でも連続照射よりパルス照射のほうが高いピーク出力を得られるため、変形部位を形成するために必要なエネルギー線源の出力を低くすることができ、本発明の目的が安価で達成できるという利点もある。

シートの走行速度に応じて、エネルギー線の出力を変化させながら照射部位に照射することも好ましい。シートを巻き取る際は走行速度に加減速が伴うため、シートの走行速度に応じて、エネルギー線源の出力を変化させながらシートに照射することで、シートの長手方向全域における変形部位におけるシート厚みの分布を例えば一定にするなど任意に調整することが容易に可能となる。

エネルギー線としてレーザ光を用いることで、照射部位に効率的に熱エネルギーを発生させ変形させることができるため、好ましい。レーザの種類は特に限定されないが、例えば樹脂シートを変形させるレーザとしては、樹脂への吸収率やレーザの出力安定性、レーザ発振器の価格などを考慮すると、ＣＯ_２レーザが好ましい。波長は、特にプラスチックフィルムにおける吸収率の高い赤外線（０．８〜２０μｍ）の範囲内が好ましい。

本発明のシートロールは、変形部位によってシート同士間の摩擦係数が増大しシート同士の密着力が高まるため、ロール状に巻き取る際に端面ズレやスリキズがなく、好ましい。

本発明によれば、前記記載のシートロール製造装置を用いると、照射部位の変形によってシート同士間の摩擦係数が増大しシート同士の密着力が高まり、ロール状に巻き取る際に端面ズレやスリキズがないシートを製造することができるため、好ましい。

図２は、ポリエチレンテレフタレートフィルム（以下ＰＥＴフィルムという）の広幅シートを狭幅に分割し複数の巻取ロールを巻き取る装置（スリッタ）に、本実施形態に係るシートロール製造方法を適用した場合の例を示すものである。

図２において、巻出ロール４より巻き出された広幅のＰＥＴフィルム９は、スリット部６で所定の小幅に分割スリットされ、レーザ照射部７で狭幅フィルムの各両端部近傍にレーザ照射された後に、巻取ロール５に巻き取られる。なお図２において、本発明に直接関係ない搬送ロール等は省略している。図３はレーザ照射部７をフィルム走行方向の鉛直上方から見た上面図、図４はレーザ照射部７をフィルムの走行方向上流から見た側断面図である。レーザ照射部７には、モータで回転する多角形のポリゴンミラー１１が設けられており、スリッタの側面に設置された市販のＣＯ_２レーザ発振器１５からパルス波で出力されたＣＯ_２レーザ光１６は、光路の途中に設けられた複数のミラー１４で光路を屈曲された後に、ポリゴンミラー１１の多角形面に入射される。なおミラーは平面鏡や曲面鏡など、レーザ光を反射できるものであれば特に限定されない。ポリゴンミラー１１が回転すると、ＣＯ_２レーザ光１６の多角形面に対する入射角及び反射角が、多角形面のピッチで変化するため、反射したＣＯ_２レーザ光１６は、ポリゴンミラー１１の回転に応じて光路がフィルム幅方向に走査され、ＰＥＴフィルム９のフィルム端８近傍に変形部位１３ａが形成される。なおＣＯ_２レーザ発振器１５からフィルムに照射される直前まで、ＣＯ_２レーザ光１６の光路は、周囲にレーザ光が漏れないようにパイプやシールボックスなどで囲まれていることが好ましい。

図５にフィルム上に形成された変形部位の例を示す。ＰＥＴフィルム９のフィルム端８近傍１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内には断続的な変形部位１３ａが形成される。

図６に変形部位１３ａの断面図を示す。ＣＯ_２レーザ光はポリエステルフィルムに吸収され照射部位１８には熱エネルギーが発生するため、フィルムが溶融し、その表面張力によって、図６に示すように照射部位１８の周縁部にはビード状の盛り上がり１７が形成される。なお変形部位１３ａの盛り上がり１７の高さが、ＰＥＴフィルム９の走行速度に応じた最適値となるようにＣＯ_２レーザ発振器１５の出力はＰＥＴフィルム９の走行速度に応じてリニアに変化するよう設定されている。レーザ照射部はフィルムの両端２ヶ所に設けられており（上記説明では片側を省略）、フィルム両端２ヶ所にレーザ照射されたフィルムは、ロール状に巻き取られる際にフィルム同士がずれないため、端面ズレやスリキズを防止できる。

なおレーザ光の光路をフィルム幅方向に走査させる手段としては、ポリゴンミラーのかわりに、平面ミラーをモータで振動させてレーザ光１６を幅方向に走査させるガルバノミラー方式を用いても良い。また、図７に示すように、プリズムレンズ１９等の分割手段でレーザの光路をフィルム幅方向に複数に分割し、分割したレーザ光をフィルムに照射することで、図８に示すような変形部位１３ｂを形成しても良い。

なおシートをロール状に巻き取る工程の上流において、シートの端部近傍にレーザ照射による変形部位を形成できれば、レーザ照射部の場所は特に規制されない。図２ではレーザ照射部の下流にスリット部を設けているが、スリット部の下流にレーザ照射部を設けても良いし、図９に示すように、巻出ロール４上や巻取ロール５上にレーザ照射部を設けても良い。また製膜工程で成形されたシートを、中間製品として広幅のままロール状に巻き取る工程の途中にレーザ照射部を設けても良い。

以上のシートロール製造方法を、樹脂シートのスリッタに適用する具体例について説明する。樹脂シートには厚み１２５μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用いている。スリッタは幅２０００ｍｍのフィルムロールを巻き出す巻出部、フィルムを幅６００ｍｍの小幅に分割スリットするスリット部、狭幅フィルムの各両端部にＣＯ_２レーザを照射するレーザ照射部、狭幅フィルムをロール状に巻き取る巻取部から構成される。なおフィルムの走行速度は６０ｍ／分である。レーザ照射部では、スリッタの側部に設けられた出力６０ＷのＣＯ_２レーザ発振器（波長１０．６μｍ）から所定の周波数でパルス発振されたＣＯ_２レーザ光が、ミラーで光路を屈曲されポリゴンミラーに入射された後、ポリゴンミラーからの反射光がフィルム端部近傍の幅方向１０ｍｍの範囲を所定の速度で走査しながらフィルムに照射されるように、ポリゴンミラーがモータで回転されている。なおレーザがフィルムに照射される際のスポット径は０．５ｍｍであり、パルス発振中のデューティ比（パルス中の発振ＯＮする時間の率）は５０％としている。なおシートの蛇行などでレーザ光の照射位置からシートが外れ、シート端面を変形させてしまう可能性があるため、フィルム端部より幅方向に少なくとも５ｍｍ程度内側の場所から、さらに内側の範囲を幅方向にトラバースすることが好ましい。
［実施例１］
レーザ照射部において、レーザ光のパルス発振周波数を５００Ｈｚ、レーザ光のフィルム幅方向走査速度を０．５ｍ／秒とした場合、フィルム上に形成される断続的な変形部位を図１０に示す。なお変形部位の最大厚みは１８１μｍ（照射前の厚み１２５μｍに対して１４５％）であった。
［実施例２］
レーザ照射部において、レーザ光のパルス発振周波数を５００Ｈｚ、レーザ光のフィルム幅方向走査速度を１ｍ／秒とした場合にフィルム上に形成される断続的な変形部位を図１１に示す。なお変形部位の最大厚みは１６３μｍ（照射前の厚み１２５μｍに対して１３０％）であった。
［実施例３］
レーザ照射部において、レーザ光のパルス発振周波数を１０００Ｈｚ、レーザ光のフィルム幅方向走査速度を１ｍ／秒とした場合にフィルム上に形成される断続的な変形部位を図１２に示す。なお変形部位の最大厚みは１５６μｍ（照射前の厚み１２５μｍに対して１２５％）であった。

フィルム端部近傍に実施例１〜３に示すような変形部位を形成したフィルムはいずれも、ロール状に巻き取られる際にフィルム同士がずれないため、端面ズレやスリキズを防止できる。

本発明は、シートが樹脂シートの場合に特に好適なものである。

従来のエンボス加工を示す構成概略図である。本発明のシートロール製造方法の一実施形態を示す構成概略図である。図２のレーザ照射部をフィルムの走行方向の鉛直上方から見た上面図である。図２のレーザ照射部をフィルムの走行方向上流から見た側面図である。図２においてフィルム上に断続的に形成される変形部位を示す概略図である。図５の変形部位のＡ−Ａ′縦断面図である。本発明のシートロール製造方法の別の一実施形態におけるレーザ照射部をフィルム走行方向上流から見た側面図である。図７においてフィルム上に断続的に形成される変形部位を示す概略図である。本発明のシートロール製造方法の別の一実施形態を示す構成概略図である。実施例１においてフィルム上に断続的に形成される変形部位を示す概略図である。実施例２においてフィルム上に断続的に形成される変形部位を示す概略図である。実施例３においてフィルム上に断続的に形成される変形部位を示す概略図である。

符号の説明

１エンボスリング
２対極リング
３シート
４巻出ロール
５巻取ロール
６スリット部
７レーザ照射部
８フィルム端
９ＰＥＴフィルム
１０モータ
１１ポリゴンミラー
１２カバー
１３ａ，１３ｂ変形部位
１４ミラー
１５ＣＯ_２レーザ発振器
１６ＣＯ_２レーザ光
１７盛り上がり
１８照射部位
１９プリズムレンズ

Claims

走行するシートの幅方向の所定の位置におけるシートの両面または片面の照射部位に、前記シートに吸収されるエネルギーを付与するエネルギー線を照射し、前記照射部位および／またはその周辺部において前記シートに変形部位を形成し、その後、前記シートをロール状に巻き取ることを特徴とするシートロールの製造方法。
前記照射により形成された前記変形部位における最大シート厚みが、前記照射前のシート厚みの１１０％以上１５０％以下となるよう前記エネルギー線を照射することを特徴とする、請求項１に記載のシートロールの製造方法。
前記変形部位を、前記シートの幅方向端部から前記シートの幅方向に距離５０ｍｍの範囲内の領域に形成することを特徴とする、請求項１または２に記載のシートロールの製造方法。
前記エネルギー線を前記シートに対して前記シートの幅方向に走査しながら前記照射部位に照射することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のシートロールの製造方法。
前記エネルギー線として、エネルギー線源から発したエネルギー線を複数に分割したものを用いることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のシートロールの製造方法。
前記変形部位を、断続的に形成することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のシートロールの製造方法。
前記シートの走行速度に応じて、前記エネルギー線の出力を変化させながら前記照射部位に照射することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のシートロールの製造方法。
前記エネルギー線としてレーザ光を用いることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のシートロールの製造方法。
走行するシートの幅方向の所定の位置における前記シートの両面または片面の照射部位に、前記シートに吸収されるエネルギーを付与するエネルギー線を照射し、前記照射部位および／またはその周辺部において前記シートに変形部位を形成し、その後、前記シートをロール状に巻き取って製造されてなるシートロール。
シートロールを製造する製造装置であって、シートの幅方向の所定の位置におけるシートの両面または片面の照射部位に、前記シートに吸収されるエネルギーを付与するエネルギー線を照射するエネルギー線照射手段を有することを特徴とするシートロールの製造装置。