JP2017193058A - 成膜装置および成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】押出部の内部の形状を変更することなく当該押出部から押し出されたシート状の溶融された樹脂の両端部が膨らんでしまうことを十分に抑制することができる成膜装置および成膜方法を提供する。【解決手段】成膜装置１０は、溶融された樹脂を押し出す押出部１２と、押出部１２から押し出された、シート状の溶融された樹脂が巻かれるロール２０とを備えており、押出部１２から押し出された、シート状の溶融された樹脂は、ロール２０の外周面における周方向の一部の領域に巻かれるようになっている。また、ロール２０は、その軸方向における両端部の直径が最も大きくなるような構成となっている。【選択図】図２

Description

本発明は、溶融された樹脂（例えば、熱可塑性樹脂）を押出部から押し出し、この押し出されたシート状の溶融された樹脂を冷却することによって樹脂フィルムを形成する成膜装置および成膜方法に関する。

熱可塑性樹脂フィルム等の樹脂フィルムを製造する方法として、押出機にて溶融混錬された熱可塑性樹脂を当該押出機の先端に取り付けられている押出成形用Ｔダイによりシート状に押し出し、この押し出されたシート状の溶融された熱可塑性樹脂を冷却ロールの外周面に巻くことによって冷却する方法が知られている。ここで、押出成形用Ｔダイから押し出されたシート状の溶融された熱可塑性樹脂はいわゆる「ネックイン現象」により端部が中央部分よりも厚くなってしまう（すなわち、シート状の溶融された熱可塑性樹脂の両端部が膨らんでしまう）という傾向がある。このため、樹脂フィルムの製造工程において、厚さが大きくなってしまった端部を切断して廃棄するようになっている。しかしながら、このような方法では、最終製品としての樹脂フィルムの幅が小さくなってしまい、また、原料のコストが増加するため不経済であるという問題がある。

このため、従来から、押出成形用Ｔダイから押し出されたシート状の溶融された熱可塑性樹脂の厚さを均一にし、厚さが大きくなってしまった端部の切断をできるだけ抑制するために様々な工夫がなされている。例えば、特許文献１乃至３には、押出機の先端に取り付けられている押出成形用Ｔダイにおける熱可塑性樹脂の流路の両端部の大きさを制限することにより、当該押出成形用Ｔダイから押し出されたシート状の溶融された熱可塑性樹脂の両端部の膨らみを抑制する方法が開示されている。また、特許文献４には、押出成形用Ｔダイの流路間隙を構成するダイリップの吐出端を、押出成形用Ｔダイの両端部において熱可塑性樹脂の吐出方向に突出させることにより、当該押出成形用Ｔダイから押し出されたシート状の溶融された熱可塑性樹脂の両端部の膨らみを抑制する方法が開示されている。

特開２０１０−８３０６０号公報 特開２０１１−２４５７３８号公報 特開２０１１−７３１５６号公報 特開昭６２−１７０３１９号公報

特許文献１乃至４に開示される方法では、押出成形用Ｔダイの形状を工夫することにより、当該押出成形用Ｔダイから押し出されたシート状の溶融された熱可塑性樹脂の両端部の膨らみを抑制しているが、このような方法ではシート状の溶融された熱可塑性樹脂の両端部の膨らみを十分に抑制することができず、また、押出成形用Ｔダイの内部の形状を変える必要があるため手間がかかるという問題があった。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、押出部の内部の形状を変更することなく当該押出部から押し出されたシート状の溶融された樹脂の両端部が膨らんでしまうことを十分に抑制することができる成膜装置および成膜方法を提供することを目的とする。

本発明の成膜装置は、溶融された樹脂を押し出す押出部と、前記押出部から押し出された、シート状の溶融された樹脂が巻かれるロールと、を備え、前記押出部から押し出された、シート状の溶融された樹脂は、前記ロールの外周面における周方向の一部の領域に巻かれるようになっており、前記ロールは、その軸方向における両端部の直径が最も大きくなるような構成となっていることを特徴とする。

このような成膜装置によれば、押出部から押し出された、シート状の溶融された樹脂を、その軸方向における両端部の直径が最も大きくなるようなロールの外周面における周方向の一部の領域に巻くようになっている。この場合には、ロールに巻き取られるシート状の溶融された樹脂は、その両端部の巻き取り速度が中央部分の巻き取り速度よりも大きくなる。このため、押出部から押し出されたシート状の溶融された樹脂は、その両端部が中央部分よりも大きな張力がかかるようになり、この両端部は押出部からの押し出し方向に引き伸ばされるようになる。このことにより、押出部から押し出されたシート状の溶融された樹脂の両端部が膨らんでしまうことを十分に抑制することができる。

本発明の成膜装置においては、前記ロールは、当該ロールの外周面における周方向の一部の領域に巻かれる、シート状の溶融された樹脂を冷却する冷却ロールであってもよい。

本発明の成膜装置は、前記ロールに巻かれる、シート状の溶融された樹脂に気体を噴射する気体噴射部を更に備えていてもよい。

本発明の成膜装置においては、前記ロールは、直径の大きさが略同一である円筒形状の中央部分と、前記中央部分の両側方に設けられ、軸方向における外側に向かって直径が徐々に大きくなるようなテーパ部分とを有していてもよい。

この場合、前記ロールの全長に対する前記中央部分の軸方向の長さの割合は０．３５乃至０．６５の範囲内の大きさとなっていてもよい。

また、前記中央部分の直径の大きさに対する前記ロールの両端部の直径の大きさの割合は１．０５乃至１．３の範囲内の大きさとなっていてもよい。

本発明の成膜方法は、溶融された樹脂を押出部から押し出す工程と、前記押出部から押し出された、シート状の溶融された樹脂を、その軸方向における両端部の直径が最も大きくなるようなロールの外周面における周方向の一部の領域に巻く工程と、を備えたことを特徴とする。

このような成膜方法によれば、押出部から押し出された、シート状の溶融された樹脂を、その軸方向における両端部の直径が最も大きくなるようなロールの外周面における周方向の一部の領域に巻くようになっている。この場合には、ロールに巻き取られるシート状の溶融された樹脂は、その両端部の巻き取り速度が中央部分の巻き取り速度よりも大きくなる。このため、押出部から押し出されたシート状の溶融された樹脂は、その両端部が中央部分よりも大きな張力がかかるようになり、この両端部は押出部からの押し出し方向に引き伸ばされるようになる。このことにより、押出部から押し出されたシート状の溶融された樹脂の両端部が膨らんでしまうことを十分に抑制することができる。

本発明の成膜装置および成膜方法によれば、押出部の内部の形状を変更することなく当該押出部から押し出されたシート状の溶融された樹脂の両端部が膨らんでしまうことを十分に抑制することができる。

本発明の実施の形態による成膜装置の構成を概略的に示す構成図である。 図１に示す成膜装置における冷却ロールおよび気体噴射部を上方から見たときの構成を示す上面図である。 図１および図２に示す冷却ロールの構成の一例を詳細に示す構成図である。 本発明の実施の形態による成膜装置に設けられる冷却ロールの構成の他の例を示す構成図である。 本発明の実施の形態による成膜装置に設けられる冷却ロールの構成の更に他の例を示す構成図である。 変形例に係る成膜装置の構成を概略的に示す構成図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図６は、本実施の形態による成膜装置を示す図である。このうち、図１は、本実施の形態による成膜装置の構成を概略的に示す構成図であり、図２は、図１に示す成膜装置における冷却ロールおよび気体噴射部を上方から見たときの構成を示す上面図である。また、図３は、図１および図２に示す冷却ロールの構成の一例を詳細に示す構成図である。また、図４および図５は、それぞれ、本実施の形態による成膜装置に設けられる冷却ロールの構成の他の様々な例を示す構成図である。また、図６は、変形例に係る成膜装置の構成を概略的に示す構成図である。なお、図１、図２および図６において、吐出部から押し出されたシート状の溶融された樹脂を参照符合Ｗで示している。

図１に示すように、本実施の形態による成膜装置１０は、溶融された樹脂を押し出す押出部１２と、押出部１２から押し出された、シート状の溶融された樹脂が巻かれるロール２０と、ロール２０に巻かれる、シート状の溶融された樹脂に空気等の気体を噴射する気体噴射部３０とを備えている。ここで、押出部１２は、押出機の先端に取り付けられている押出成形用Ｔダイから構成されており、当該押出機にて溶融混錬された熱可塑性樹脂等の樹脂が押出部１２から図１における下向きに押し出されるようになっている。また、押出部１２から押し出された、シート状の溶融された樹脂は、ロール２０の外周面における周方向の一部の領域に巻かれるようになっている。ここで、本実施の形態では、ロール２０は、当該ロール２０の外周面における周方向の一部の領域に巻かれる、シート状の溶融された樹脂を冷却する冷却ロールから構成されている。また、気体噴射部３０は、ロール２０に巻かれる、シート状の溶融された樹脂に空気等の気体を噴射することにより、シート状の溶融された樹脂をロール２０の外周面に押し当てるようになっている（図１および図２において、気体噴射部３０から噴射される空気等の気体の流れを矢印で示す）。このことにより、シート状の溶融された樹脂は、冷却ロールとしてのロール２０により確実に冷却されるようになる。なお、冷却ロールは、加工性、剛性、熱伝導に優れたステンレス等の、一般的な素材で構成されており、水等を用いた一般的な冷却方法で冷却されている。また、冷却ロールの構成素材を、更に熱伝導の高い銅等に変更しても良いし、また、冷却方法として、更に冷却効率の高い有機溶媒等を適宜選択しても良い。また、気体噴射部３０から噴射される気体は、空気に限定されることは無く、窒素や冷却効率の高いヘリウム等の気体を用いても良い。さらに、気体噴射部３０から噴射される気体の温度は、シート状の溶融された樹脂の素材や冷却ロールの温度の関係で適宜選択可能であるが、シート状の溶融された樹脂の温度より低くして冷却固化を促進させるのが望ましい。

また、本実施の形態では、ロール２０は、その軸方向における両端部の直径が最も大きくなるような構成となっている。このようなロール２０の構成の詳細について図２および図３を用いて説明する。

図２および図３に示すように、ロール２０は、直径の大きさが略同一である円筒形状の中央部分２２と、中央部分２２の両側方に設けられ、軸方向における外側に向かって直径が徐々に大きくなるような２つのテーパ部分２４とを有しており、ロール２０の軸方向における両端部の箇所での各テーパ部分２４の直径が最も大きくなっている。このような構成のロール２０によれば、ロール２０の軸方向における両端部の箇所での各テーパ部分２４の直径が中央部分２２の直径よりも大きいことにより、ロール２０に巻き取られるシート状の溶融された樹脂は、その両端部の巻き取り速度が中央部分の巻き取り速度よりも大きくなる。このため、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂は、その両端部が中央部分よりも大きな張力がかかるようになり、この両端部は押出部１２からの押し出し方向に引き伸ばされるようになる。このことにより、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂の両端部が膨らんでしまうことを十分に抑制することができる。

ロール２０の構成についてより詳細に説明すると、図３に示すように、ロール２０の軸方向における中央部分２２の長さをａ、各テーパ部分２４の長さをｂ、ロール２０の全長をｃとしたときに、ロール２０の全長に対する中央部分２２の軸方向の長さの割合（すなわち、ａ／ｃの大きさ）は０．３５乃至０．６５の範囲内の大きさ（より好ましくは、０．３７５）となっている。ここで、ロール２０の全長に対する中央部分２２の軸方向の長さの割合が０．３５よりも小さい場合には、ロール２０の軸方向における各テーパ部分２４の長さが大き過ぎることにより、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂は、その端部から離れた箇所でも大きな張力がかかるようになる。このため、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂について、端部から離れた箇所の厚さが小さくなってしまうという問題がある。これに対し、ロール２０の全長に対する中央部分２２の軸方向の長さの割合が０．６５よりも大きい場合には、ロール２０の軸方向における各テーパ部分２４の長さが比較的小さくなってしまうことにより、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂の端部に十分な大きさの張力がかからないようになる。このため、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂の両端部が膨らんでしまうことを十分に抑制することができないという問題がある。

また、図３に示すように、中央部分２２の直径の大きさをｄ、ロール２０の両端部の直径の大きさ（すなわち、ロール２０の軸方向における両端部の箇所での各テーパ部分２４の直径の大きさ）をｅ、中央部分２２の半径の大きさと、ロール２０の軸方向における両端部の箇所での各テーパ部分２４の半径の大きさとの差をｆとしたときに、中央部分２２の直径の大きさに対するロール２０の両端部の直径の大きさの割合（すなわち、ｅ／ｄの大きさ）は１．０５乃至１．３の範囲内の大きさ（より好ましくは、１．２）となっている。ここで、中央部分２２の直径の大きさに対するロール２０の両端部の直径の大きさの割合が１．０５よりも小さい場合には、ロール２０の両端部の直径の大きさが比較的小さくなってしまうことにより、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂の端部に十分な大きさの張力がかからないようになる。このため、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂の両端部が膨らんでしまうことを十分に抑制することができないという問題がある。また、中央部分２２の直径の大きさに対するロール２０の両端部の直径の大きさの割合が１．３よりも大きい場合には、ロール２０の両端部の直径が大き過ぎることにより、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂の端部に過剰な大きさの張力がかかってしまう。このため、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂の両端部の厚さが中央部分の厚さよりも小さくなってしまうという問題がある。

また、各テーパ部分２４のテーパ角度（具体的には、図３において角度θで示される角度）も所定の範囲内の大きさとなっていることが望ましい。このようなテーパ角度θは、ｔａｎθ＝ｆ／ｂの数式により規定されるようになる。

なお、本実施の形態の成膜装置１０で用いられる冷却ロール等のロールは図２および図３に示すような構成のものに限定されることはない。本実施の形態の成膜装置１０で用いられるロールの他の構成例について図４および図５を用いて説明する。

図４に示すような構成のロール４０は、直径の大きさが略同一である円筒形状の中央部分４２と、中央部分４２の両側方に設けられ、軸方向における外側に向かって直径が徐々に大きくなるような２つの第１テーパ部分４４と、各第１テーパ部分４４の更に両側方に設けられ、軸方向における外側に向かって直径が徐々に大きくなるような２つの第２テーパ部分４６とを有しており、ロール４０の軸方向における両端部の箇所での各第２テーパ部分４６の直径が最も大きくなっている。ここで、各第２テーパ部分４６のテーパ角度は各第１テーパ部分４４のテーパ角度よりも大きくなっている。このような構成のロール４０によれば、図２および図３に示すような構成のロール２０と同様に、ロール４０の軸方向における両端部の箇所での各第２テーパ部分４６の直径が中央部分４２の直径よりも大きいことにより、ロール４０に巻き取られるシート状の溶融された樹脂は、その両端部の巻き取り速度が中央部分の巻き取り速度よりも大きくなる。このため、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂は、その両端部が中央部分よりも大きな張力がかかるようになり、この両端部は押出部１２からの押し出し方向に引き伸ばされるようになる。このことにより、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂の両端部が膨らんでしまうことを十分に抑制することができる。

また、図５に示すような構成のロール５０は、直径の大きさが略同一である円筒形状の中央部分５２と、中央部分５２の両側方に設けられ、軸方向における外側に向かって直径が徐々に大きくなるような２つのテーパ部分５４とを有しており、ロール５０の軸方向における両端部の箇所での各テーパ部分５４の直径が最も大きくなっている。ここで、図２および図３に示すようなロール２０のテーパ部分２４は、軸方向における外側への距離に対する直径の大きさの増加量の割合が均一となっているが、図５に示すような構成のロール５０の各テーパ部分５４は、軸方向における外側への距離に対する直径の大きさの増加量の割合が漸増するようになっており、各テーパ部分５４は軸方向における外側に向かっていわゆる末広がりの形状となっている。このような構成のロール５０によれば、図２および図３に示すような構成のロール２０と同様に、ロール５０の軸方向における両端部の箇所での各テーパ部分５４の直径が中央部分５２の直径よりも大きいことにより、ロール５０に巻き取られるシート状の溶融された樹脂は、その両端部の巻き取り速度が中央部分の巻き取り速度よりも大きくなる。このため、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂は、その両端部が中央部分よりも大きな張力がかかるようになり、この両端部は押出部１２からの押し出し方向に引き伸ばされるようになる。このことにより、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂の両端部が膨らんでしまうことを十分に抑制することができる。

以上のような構成からなる本実施の形態の成膜装置１０およびこのような成膜装置１０による成膜方法によれば、押出部１２から押し出された、シート状の溶融された樹脂を、その軸方向における両端部の直径が最も大きくなるようなロール２０の外周面における周方向の一部の領域に巻くようになっている。この場合には、ロール２０に巻き取られるシート状の溶融された樹脂は、その両端部の巻き取り速度が中央部分の巻き取り速度よりも大きくなる。このため、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂は、その両端部が中央部分よりも大きな張力がかかるようになり、この両端部は押出部１２からの押し出し方向に引き伸ばされるようになる。このことにより、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂の両端部が膨らんでしまうことを十分に抑制することができる。

また、本実施の形態の成膜装置１０においては、上述したように、ロール２０は、当該ロール２０の外周面における周方向の一部の領域に巻かれる、シート状の溶融された樹脂を冷却する冷却ロールである。この場合には、押出部１２から押し出された、シート状の溶融された樹脂を冷却ロールによって冷却することにより樹脂フィルムを形成することができるようになる。

また、本実施の形態の成膜装置１０においては、上述したように、ロール２０に巻かれる、シート状の溶融された樹脂に空気等の気体を噴射する気体噴射部３０が設けられている。この場合には、ロール２０に巻かれる、シート状の溶融された樹脂に空気等の気体を噴射することにより、シート状の溶融された樹脂をロール２０の外周面に押し当てることができるようになる。

また、本実施の形態の成膜装置１０においては、上述したように、ロール２０は、直径の大きさが略同一である円筒形状の中央部分２２と、中央部分２２の両側方に設けられ、軸方向における外側に向かって直径が徐々に大きくなるようなテーパ部分２４とを有している。この場合、ロール２０の全長に対する中央部分２２の軸方向の長さの割合は０．３５乃至０．６５の範囲内の大きさとなっていることが好ましい。また、中央部分２２の直径の大きさに対するロール２０の両端部の直径の大きさの割合は１．０５乃至１．３の範囲内の大きさとなっていることが好ましい。

なお、本実施の形態による成膜装置は、上述したような態様に限定されることはなく、様々な変更を加えることができる。

例えば、本実施の形態による成膜装置として、図６に示すように、シート状の溶融された樹脂に空気等の気体を噴射する気体噴射部の設置が省略されるような成膜装置１０ａが用いられてもよい。このような変形例に係る成膜装置１０ａでは、押出部１２から図６における下向きに押し出されたシート状の溶融された樹脂は、ロール２０の外周面における最側端の位置ではなく、ロール２０の外周面における最側端の近傍で上端部に近い位置に接触し、冷却固化され始めつつ当該ロール２０に巻かれるようになる。また、このような成膜装置１０ａでは、シート状の溶融された樹脂がロール２０により巻き取られる力によって、押出部１２とロール２０との間のシート状の溶融された樹脂に張力がかけられるようになり、このような張力により、シート状の溶融された樹脂を押出部１２からの押し出し方向に引き伸ばすことができるようになる。このような構成の成膜装置１０ａでも、図１等に示すような成膜装置１０と同様に、押出部１２から押し出された、シート状の溶融された樹脂を、その軸方向における両端部の直径が最も大きくなるようなロール２０の外周面における周方向の一部の領域に巻くようになっている。この場合には、ロール２０に巻き取られるシート状の溶融された樹脂は、その両端部の巻き取り速度が中央部分の巻き取り速度よりも大きくなる。このため、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂は、その両端部が中央部分よりも大きな張力がかかるようになり、この両端部は押出部１２からの押し出し方向に引き伸ばされるようになる。このことにより、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂の両端部が膨らんでしまうことを十分に抑制することができる。

また、本実施の形態による成膜装置では、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂が最初に巻かれるロール２０は冷却ロールに限定されることはない。別の変形例に係る成膜装置として、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂が通常のロールに巻かれ、その後、このロールから巻き出されたシート状の溶融された樹脂が冷却ロール等の冷却機構により冷却されるようになっていてもよい。この場合、押出部１２から押し出されたシート状の溶融された樹脂が最初に巻かれる通常のロールは、その軸方向における両端部の直径が最も大きくなるような構成となる。

１０、１０ａ 成膜装置
１２ 押出部
２０ ロール
２２ 中央部分
２４ テーパ部分
３０ 気体噴射部
４０ ロール
４２ 中央部分
４４ 第１テーパ部分
４６ 第２テーパ部分
５０ ロール
５２ 中央部分
５４ テーパ部分

Claims (7)

1. 溶融された樹脂を押し出す押出部と、
   前記押出部から押し出された、シート状の溶融された樹脂が巻かれるロールと、
   を備え、
   前記押出部から押し出された、シート状の溶融された樹脂は、前記ロールの外周面における周方向の一部の領域に巻かれるようになっており、
   前記ロールは、その軸方向における両端部の直径が最も大きくなるような構成となっている、成膜装置。
2. 前記ロールは、当該ロールの外周面における周方向の一部の領域に巻かれる、シート状の溶融された樹脂を冷却する冷却ロールである、請求項１記載の成膜装置。
3. 前記ロールに巻かれる、シート状の溶融された樹脂に気体を噴射する気体噴射部を更に備えた、請求項１または２記載の成膜装置。
4. 前記ロールは、直径の大きさが略同一である円筒形状の中央部分と、前記中央部分の両側方に設けられ、軸方向における外側に向かって直径が徐々に大きくなるようなテーパ部分とを有している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の成膜装置。
5. 前記ロールの全長に対する前記中央部分の軸方向の長さの割合は０．３５乃至０．６５の範囲内の大きさとなっている、請求項４記載の成膜装置。
6. 前記中央部分の直径の大きさに対する前記ロールの両端部の直径の大きさの割合は１．０５乃至１．３の範囲内の大きさとなっている、請求項４または５記載の成膜装置。
7. 溶融された樹脂を押出部から押し出す工程と、
   前記押出部から押し出された、シート状の溶融された樹脂を、その軸方向における両端部の直径が最も大きくなるようなロールの外周面における周方向の一部の領域に巻く工程と、
   を備えた、成膜方法。

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