JP4004596B2 - プラスチックフィルムの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックフィルムの製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、制御された高電圧の放電スパークを利用した、均一な孔径を有する微細な孔が開けられたプラスチックフィルムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックフィルムは、その用途により、一定の通気性を有することが望まれる場合がある。通常は、所望の通気性を有する材質のプラスチックフィルムが選択されるが、プラスチックフィルム自体の性質では要求される通気性を満たすことができない場合や、強度面から一定の厚みを有することが求められ、その結果十分な通気性を保持することができない場合がある。このような場合、プラスチックフィルムに、機械的、電気的、光学的方法などにより孔を開けることが行われ、近年は、これらの中で、高電圧パルス印加による開孔が広く行われている。
従来、高電圧パルスによる開孔は、一対の電極間にプラスチックフィルムを走行させ、電極間に高電圧パルスを印加して放電させることにより開孔を行っていた。かかる方法においては、高電圧パルスの印加時間及び高電圧パルスの電圧により孔径を制御している。しかし、高電圧パルスの１パルス期間内で複数の放電スパークが発生して１つの孔が開けられるため、比較的厚いフィルムでは孔が開くまでに電極間の空気層のみが絶縁破壊される放電スパークが数回発生したのちプラスチックフィルムに孔が開く放電スパークが発生する。そのため、高電圧パルスの印加時間を制御するだけでは、孔径を均一にすることができなかった。また、高電圧パルス電圧についても、電極間に印加される電圧は、電極間の空気層及びプラスチックフィルムが絶縁破壊をおこす電圧以上には上がらないことから、該電圧以上である必要はあるが、高電圧パルスの電圧により孔径を制御することはできなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、均一な孔径を有する微細な孔が、制御された状態で形成されたプラスチックフィルムの製造方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、高電圧パルスの１パルス内の開孔放電スパーク後に発生する放電スパーク回数を制御することにより、プラスチックフィルムに形成される孔径が均一となることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）一対の電極に高電圧パルスを印加して該電極間ギャップに供給される厚さ１０〜１５０μｍのプラスチックフィルムに放電開孔する有孔プラスチックフィルムの製造方法であって、上部電極の電圧を測定することにより、該高電圧パルスの１パルス内の開孔放電スパーク及びその後に発生する貫孔放電スパークを検出して、所定の回数の貫孔放電スパークを検出した時点で高電圧パルスを切ることにより、開孔放電スパーク後に発生する貫孔放電スパーク回数を所定の回数に制御することを特徴とするプラスチックフィルムの製造方法、
（２）電極間ギャップの高電圧パルス印加側電極の部分放電スパーク時の降下電圧値Ａ及び開孔放電スパーク時の降下電圧値Ｂに対して、しきい値Ｓを
Ｂ＋(Ａ−Ｂ)／３＜Ｓ＜Ｂ＋２(Ａ−Ｂ)／３
に設定することにより、高電圧パルスの１パルス内の開孔放電スパーク及びその後に発生する貫孔放電スパークを検出することを特徴とする第(１)項記載のプラスチックフィルムの製造方法、及び、
（３）電極間ギャップ距離が、２〜３０ｍｍである第(１)項又は第(２)項記載のプラスチックフィルムの製造方法、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明方法により製造することができるプラスチックフィルムの材質には特に制限はなく、例えば、再生セルロースフィルム、セルロースジアセテートフィルム、セルローストリアセテートフィルムなどの半合成プラスチックフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリ酢酸ビニルフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ナイロン６フィルム、ナイロン６６フィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、フッ素樹脂フィルムなどの合成プラスチックフィルムを挙げることができる。また、本発明方法は、１種のプラスチックのみよりなる単層プラスチックフィルム、２種以上のプラスチックを混合して製膜した混合プラスチックフィルム、２種以上のプラスチック層よりなる積層プラスチックフィルムなどに適用することができる。積層プラスチックフィルムは、単層プラスチックフィルムのラミネートにより、あるいは共押出により、製造することができる。
本発明方法により製造することができるプラスチックフィルムの厚みには特に制限はなく、放電電圧などの制御により広い範囲の厚みを有するプラスチックフィルムに穿孔することができるが、プラスチックフィルムの厚みが１０〜１５０μｍであることが好ましく、２０〜７０μｍであることがより好ましい。
【０００６】
以下、図面により本発明を説明する。
図１は、本発明のプラスチックフィルムの製造方法の一態様を示す説明図である。本図の装置においては、パルス発生装置１、高圧トランス２、抵抗３及び上部電極４が接続され、上部電極との間に電極間ギャップ５を隔てて、アース電極６が設けられる。抵抗と上部電極の間に、上部電極電圧測定用の高圧プローブ（分圧器）７が設けられ、上部電極電圧を測定して、信号をパルス発生装置に送る。プラスチックフィルム８は、ガイドロールなどにより、電極間ギャップへ導かれる。
本発明方法においては、パルス発生装置１において発生したパルスを、高圧トランス２により昇圧した高電圧パルスにより、電極間ギャップに放電スパークが発生し、プラスチックフィルム８に孔が開けられる。図２は、上部電極の電圧を高圧プローブにより測定した放電電圧の概略図である。図２において、最初に現れる放電スパークは、電極間ギャップにおいて空気層のみが絶縁破壊される部分放電スパーク９であり、部分放電スパーク時には上部電極電圧はグランドレベル１０までは降下しない。電極間ギャップのプラスチックフィルム及び空気層が絶縁破壊される開孔放電スパーク１１において、該放電スパークによりプラスチックフィルムに孔が開けられ、放電スパーク時に上部電極電圧がグランドレベルまで降下する。開孔放電スパーク以降の放電スパークは、プラスチックフィルムの孔を通じてアース電極６に飛ぶ貫孔放電スパーク１２、１３となるため、開孔放電スパークより放電電圧が低下する。
【０００７】
上記のように、部分放電スパークと開孔放電スパークの際の上部電極電圧の降下電圧値に差があることから、上部電極電圧を高圧プローブを介して観測し、部分放電スパーク時の降下電圧値Ａと開孔放電スパーク時の降下電圧値Ｂ間にしきい値Ｓを
Ｂ＋（Ａ−Ｂ）／３ ＜ Ｓ ＜ Ｂ＋２（Ａ−Ｂ）／３
に設定することにより、開孔放電スパークを検出することが好ましい。開孔放電スパーク後に発生する貫孔放電スパークに関しても、同様にして放電スパークの発生を検出することが好ましい。
プラスチックフィルムに開けられる孔の孔径は、貫孔放電スパークの回数の増加とともに次第に大きくなる。したがって、所定の回数の貫孔放電スパークを検出した時点でパルスを切ることにより、貫孔放電スパーク回数を一定に制御することが可能になり、貫孔放電スパーク回数を一定にすることにより、均一な孔径の開孔加工が可能になる。
プラスチックフィルムに開けられる電極１個あたりの孔の個数は、高圧パルスの周波数とフィルム速度により制御される。したがって、高圧パルスの周波数をフィルム速度に追従させることにより、フィルム速度が変化しても、設定された個数の孔を加工することができる。
【０００８】
本態様においては、電極間ギャップ距離により、放電電圧をより精密に制御することができる。電極間ギャップ距離が短いと貫孔放電電圧が低くなり、１回の貫孔放電スパークにより広げられる孔の孔径が小さくなる。電極間ギャップ距離が長いと貫孔放電電圧が高くなり、１回の貫孔放電スパークにより広げられる孔の孔径が大きくなる。電極間ギャップ距離は、加工するプラスチックフィルムの材質、厚み、所望の孔径などに応じて適宜選択することができるが、通常は２〜３０mmであることが好ましく、２〜２０mmであることがより好ましい。例えば、厚み３０μｍの延伸ポリプロピレンフィルムに孔径５０μｍ程度の開孔加工を施す場合、電極間ギャップ距離は１０mm程度とすることが好ましい。
【０００９】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例１
厚み３０μｍ、幅８００mmの二軸延伸ポリプロピレンフィルムに放電開孔加工を行った。使用した装置は、図１の装置をフィルム幅方向に等間隔に４個設置したものである。上部電極及びアース電極は直径２mmの円柱状ステンレス鋼であり、電極間ギャップ距離は１２mmに設定した。パルス電圧５０kV、パルス幅５ms、周波数５０Hz、抵抗８ＭΩとし、また、貫孔放電スパーク回数を０回に設定して、電極間ギャップにフィルムを電極に接触しないよう走行速度５０ｍ／分で走行させ、開孔加工を行った。
開孔加工後のフィルムを走査型電子顕微鏡により観察したところ、孔径は３０〜５０μｍであり、フィルム長さ１ｍ、電極１個当たりの孔数は６０個であった。
実施例２
貫孔放電スパーク回数を２回に設定した以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。開孔加工後のフィルムの孔径は、４０〜６０μｍであり、フィルム長さ１ｍ、電極１個当たりの孔数は６０個であった。
比較例１
高電圧パルスの印加時間とパルス電圧を制御する従来法により放電開孔加工を行った。
使用したプラスチックフィルムは、実施例１と同じ厚み３０μｍ、幅８００mmの二軸延伸ポリプロピレンフィルムである。電極間ギャップ距離は１２mmに設定し、パルス電圧５０kV、パルス幅５ms、周波数５０Hz、抵抗８ＭΩとし、電極間ギャップにフィルムを電極に接触しないよう走行速度５０ｍ／分で走行させ、開孔加工を行った。
開孔加工後のフィルムを走査型電子顕微鏡により観察したところ、孔径は７０〜２００μｍであり、フィルム長さ１ｍ、電極１個当たりの孔数は６０個であった。
実施例１〜２及び比較例１の結果を、第１表に示す。
【００１０】
【表１】

【００１１】
実施例１と実施例２の結果を比較すると、貫孔放電スパーク回数を０回から２回とすることにより、孔径が３０〜５０μｍから４０〜６０μｍと大きくなっていることから、貫孔放電スパーク回数により孔径を制御することができ、貫孔放電スパーク回数を増すことにより孔径を大きくすることができることが分かる。また、実施例１〜２のフィルムの孔径が、最小と最大の差が２０μｍであり、均一な孔径となっているのに対して、比較例１のフィルムの孔径は７０〜２００μｍであり、孔径が大きく、しかも広範囲にばらついている。
実施例３
厚み３０μｍ、幅８００mmの無延伸ポリプロピレンフィルムに放電開孔加工を行った。使用した装置は、図１の装置をフィルム幅方向に等間隔に４個設置したものである。上部電極及びアース電極は直径２mmの円柱状ステンレス鋼であり、電極間ギャップ距離は７mmに設定した。パルス電圧５０kV、パルス幅５ms、周波数６０Hz、抵抗８ＭΩとし、また、貫孔放電スパーク回数を０回に設定して、電極間ギャップにフィルムを電極に接触しないよう走行速度１００ｍ／分で走行させ、開孔加工を行った。
開孔加工後のフィルムを走査型電子顕微鏡により観察したところ、孔径は２０〜４０μｍであり、フィルム長さ１ｍ、電極１個当たりの孔数は３６個であった。
実施例４
貫孔放電スパーク回数を４回に設定した以外は、実施例３と同じ操作を繰り返した。
開孔加工後のフィルムを走査型電子顕微鏡により観察したところ、孔径は４０〜６０μｍであり、フィルム長さ１ｍ、電極１個当たりの孔数は３６個であった。
比較例２
高電圧パルスの印加時間とパルス電圧を制御する従来法により放電開孔加工を行った。
使用したプラスチックフィルムは、実施例３と同じ厚み３０μｍ、幅８００mmの無延伸ポリプロピレンフィルムである。電極間ギャップ距離は７mmに設定し、パルス電圧５０kV、パルス幅５ms、周波数６０Hz、抵抗８ＭΩとし、電極間ギャップにフィルムを電極に接触しないよう走行速度を１００ｍ／分で走行させ、開孔加工を行った。
開孔加工後のフィルムを走査型電子顕微鏡により観察したところ、孔径は５０〜１１０μｍであり、フィルム長さ１ｍ、電極１個当たりの孔数は３６個であった。
実施例３〜４及び比較例２の結果を、第２表に示す。
【００１２】
【表２】

【００１３】
実施例３と実施例４の結果を比較すると、貫孔放電スパーク回数を０回から４回とすることにより、孔径が２０〜４０μｍから４０〜６０μｍと大きくなっていることから、貫孔放電スパーク回数により孔径を制御することができ、貫孔放電スパーク回数を増やすことにより、孔径を大きくすることができることが分かる。また、実施例３〜４と比較例２を比較すると、実施例３〜４のフィルムの孔径が、最小と最大の差が２０μｍであり、均一な孔径となっているのに対して、比較例２のフィルムの孔径は５０〜１１０μｍであり、孔径が大きく、しかも広範囲にばらついている。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のプラスチックフィルムの製造方法によれば、プラスチックフィルムに均一で微細に制御された孔径を有する孔を形成することができ、ガス透過量を制御することができるプラスチックフィルムを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のプラスチックフィルムの製造方法の一態様を示す説明図である。
【図２】図２は、上部電極の電圧を高圧プローブにより測定した放電電圧の概略図である。
【符号の説明】
１ パルス発生装置
２ 高圧トランス
３ 抵抗
４ 上部電極
５ 電極間ギャップ
６ アース電極
７ 高圧プローブ
８ プラスチックフィルム
９ 部分放電スパーク
１０ グランドレベル
１１ 開孔放電スパーク
１２ 貫孔放電スパーク
１３ 貫孔放電スパーク

Claims (3)

1. 一対の電極に高電圧パルスを印加して該電極間ギャップに供給される厚さ１０〜１５０μｍのプラスチックフィルムに放電開孔する有孔プラスチックフィルムの製造方法であって、上部電極の電圧を測定することにより、該高電圧パルスの１パルス内の開孔放電スパーク及びその後に発生する貫孔放電スパークを検出して、所定の回数の貫孔放電スパークを検出した時点で高電圧パルスを切ることにより、開孔放電スパーク後に発生する貫孔放電スパーク回数を所定の回数に制御することを特徴とするプラスチックフィルムの製造方法。
2. 電極間ギャップの高電圧パルス印加側電極の部分放電スパーク時の降下電圧値Ａ及び開孔放電スパーク時の降下電圧値Ｂに対して、しきい値Ｓを
   Ｂ＋(Ａ−Ｂ)／３＜Ｓ＜Ｂ＋２(Ａ−Ｂ)／３
   に設定することにより、高電圧パルスの１パルス内の開孔放電スパーク及びその後に発生する貫孔放電スパークを検出することを特徴とする請求項１記載のプラスチックフィルムの製造方法。
3. 電極間ギャップ距離が、２〜３０ｍｍである請求項１又は２記載のプラスチックフィルムの製造方法。

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