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COLUMN技術コラム

フィルムのヘーズ改善方法とは?透明性を向上させる原因分析と対策を徹底解説

Tダイフィルム成形

フィルムやシートの製造において、
【透明性が悪い】【白っぽく見える】【曇ってしまう】
といった問題に悩まされる事は少なくありません。

その代表的な指標が【ヘーズ】です。
ヘーズが高くなると製品の見た目が悪くなるだけでなく
包装材やディスプレイ用途、光学用途では製品価値そのもの
を大きく低下させる原因になります。

本記事では、ヘーズが発生する原因から改善方法まで
押出成形・フィルム成形の現場目線でわかりやすく解説します。

■ヘーズ(Haze)とは

〇ヘーズとは、透過した光が散乱する事で透明性が
 低下し、白く濁って見える現象を数値化したものです。

 一般的にはJISやASTM規格に基づいて測定され
 数値が低いほど透明性が高く、高いほど白濁して見えます。

 例えば、

  • ヘーズ1~3%   : 非常に透明
  • ヘーズ5~10%  : 一般的な透明フィルム
  • ヘーズ20%以上 : 半透明~不透明

 用途によって求められるヘーズ値は大きく異なります。

ヘーズが悪化する主な原因

①樹脂の結晶化

〇PPやPE 等の結晶性樹脂は、結晶が大きく成長すると
 光を拡散します。

 特に、

  • 冷却速度が遅い
  • ロール温度が高い
  • 結晶粒が粗大化する

 場合はヘーズが悪化しやすくなります。

②原料中の異物・ゲル

〇押出中に発生したゲルや異物は光を乱反射させます。

 原因として、

  • 樹脂の熱劣化
  • 未溶融樹脂
  • コンタミ
  • 炭化物

 等があげられます。

③分散不良

〇フィラーや顔料、添加剤が均一に分散していない場合も
 透明性が低下します。

 特に、

  • タルク
  • シリカ
  • ガラス繊維
  • カーボン材料

 等は分散状態によってヘーズが大きく変化します。

④表面粗さ

〇フィルム表面が粗くなると光が乱反射し、ヘーズが増加します。

 原因には、

  • ロール転写不足
  • ダイスジワ
  • メルトフラクチャー
  • 表面荒れ

 等があります。

⑤水分・揮発成分

〇樹脂中の水分や揮発成分が気泡となる事で、透明性が悪化します。

 特に、PET・PA・PC 等、吸湿性樹脂では乾燥不足が
 大きな原因になります。

■ヘーズの改善方法

①樹脂温度を最適化する

〇溶融状態を安定させる事で、未溶融樹脂やゲルを減少。

 ※温度が低すぎる場合

  • 未溶融
  • 分散不足

 ※温度が高すぎる場合

  • 熱劣化
  • ゲル生成

 に繋がる為、適正温度での成形が重要です。

②冷却条件を見直す

〇透明性向上には冷却条件が非常に重要です。

 改善例

  • ロール温度を適正化する
  • 急冷条件を検討する
  • 冷却ムラをなくす

 事で、結晶の成長を抑えられます。

③スクリュー構成を最適化する

〇混錬不足は透明性低下の大きな原因です。

  • ニーディングディスク追加
  • 混練長の最適化
  • 滞留防止設計

 等により均一な溶融状態を作る事が重要です。

④フィルターを使用する

〇スクリーンメッシュを適切に設定する事で

  • ゲル
  • 異物
  • 炭化物

 を除去し、透明性向上に繋がります。

⑤原料を十分乾燥する

〇吸湿性樹脂では乾燥条件を適切に管理する事が重要です。

 乾燥不足は、

  • 気泡
  • シルバー
  • 白濁

 の原因になります。

⑥添加剤を見直す

〇透明性向上には

  • 透明化剤(クラリファイヤー)
  • 核剤
  • 滑剤

 等の、最適な選定も有効です。

 PPでは透明化剤を使用する事で、ヘーズが大幅に改善される
 ケースもあります。

⑦成形条件を最適化する

〇以下の条件を総合的に見直す事で透明性改善が
 期待できます。

  • 押出量
  • スクリュー回転数
  • ライン速度
  • ダイ温度
  • ロール圧力
  • エアギャップ

 条件のバランスを最適化する事が、安定した透明性の
 確保に繋がります。

■ヘーズ改善のチェックポイント

〇改善時には以下の項目を確認しましょう

  • 樹脂は十分に乾燥されているか
  • ゲルや異物は発生していないか
  • 溶融状態は安定しているか
  • 分散性は十分か
  • 冷却条件は適切か
  • 表面状態は良好か
  • ロール温度は最適か
  • スクリュー構成は適切か

 一つずつ確認する事で原因を効率的に特定できます。

■まとめ

〇ヘーズは、樹脂・設備・成形条件・冷却条件・分散条件

 等、複数の要因が重なって発生します。

 単一の条件だけを変更するのではなく、材料・押出条件

 ・冷却・設備を総合的に最適化する事が、透明性向上への近道です。

 特に、試作段階では条件を一つずつ変更しながら評価を

 行うことで、ヘーズ低減の最適条件を見つけやすくなります。