JPH0246376B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この本発明は合成樹脂の管状フイルム製造工程
中、いわゆる空冷インフレーシヨン法により押出
機から筒状に取出すインフレーシヨンフイルム成
形方法に関するものである。 インフレーシヨン法とは溶融樹脂押出機の環状
出口から出るとともに冷却され、内圧と引取りに
より筒状に進行する樹脂フイルムを巻取るもので
ある。この製法により、ヘイズ値（かすみ度）、
グロス値（光沢度）よく、均質なフイルムを得る
ためには、フイルムを極力、急速に冷却する必要
があるとされ、種々の冷却法が行われている。 例えば特公昭48−10065号「フイルム製造機に
おける冷却装置」は、従来どおり押出機出口に設
けた冷却気噴射環の上方に、斜上向きの冷気、冷
水噴射環と、その冷気冷水を吸込む吸入環とを設
けて帯状にフイルムを冷却している。 特開昭53−146764号「インフレーシヨン・フイ
ルム成形方法」も同様の二段冷却式で、この場合
は水、吸入環を使わず、下段噴射環から適当に離
れた位置に上段噴射環を設け、冷却風を上方又は
斜め上方へ向けている。 即ちインフレーシヨンフイルムを流体により冷
却する場合、下段噴射環の上方に上段噴射環を加
え、その噴流は上方又は斜め上方へ向けるものが
最も進んだ公知技術であつた。本発明者等も同様
の知識でもつて冷却方法の研究を進めていた。 しかし、インフレーシヨンフイルムの冷却と製
品の品質、特に透明度との関係を研究するうち、
フイルムを急冷すると透明度が上がるという技術
常識には欠けている部分がある事が分つてきた。
押出機から出たばかりの所を如何に急冷しても、
フロストラインを下げるだけで透明度に影響しな
い。影響するのは透明な液相であつたフイルムが
半透明な固相にかわるフロストライン領域通過の
所要時間、つまり液相中に固相分が生じはじめて
から、全体の固相化完了までの時間で、この比較
的短い時間を、さらに急冷により短縮することが
透明度向上に有効なのである。 従つて、従来のようにフイルムを何となく広い
範囲にわたつて冷却する事は無用で、液相フイル
ムに固相分が発生する直前に強く急冷し、瞬時に
固相化が完了すればよい、という事が分つた。具
体的には在来の一般的方法でインフレーシヨンフ
イルムを上進させフロストラインを作らせ、この
フロストラインのすぐ下を急冷して、こゝに新し
いフロストラインを作ればよい。 しかし、その急冷手段として、前述の常識にな
らい斜上方へ充分な量の冷却気流を吹付けると、
上進フイルムが動揺を起こし、上進速度を遅くし
ないと不良製品を生ずるようになる。 幸い本発明者は実公昭53−15826号記載のイン
フレーシヨンフイルム安定用吸引環を保存してい
たので、試みにこの吸引環を噴射環として逆用
し、フローストライン下方へ直角に冷気を噴射さ
せたところ、フイルムに動揺を起こす事なく、高
い透明度が得られた。 この成功はフイルムの広い領域の噴流を当て
ず、フロストライン下側の水平な線ともいうべき
狭い範囲を冷却対象とし、こゝに至近距離から直
角に噴流を当てた事による。フイルム固相化の促
進のためにはフイルム円周上の一線を急冷すれば
充分で、この線上で固相化開始、終了が瞬時に終
つてしまう。他の部分への噴流は透明度向上に無
縁であり、フイルムに動揺を与えるだけである。 そして、同じ強さの噴流を当てる場合、フイル
ムに直角に、つまり水平方向に当てれば、その水
平面でフイルムが絞られるだけであるが、斜上方
へ当てると、フイルムが真円を保つて上進してい
るわけでないから、押される高さが場所により異
り、ひずみを大きくする。また噴射細隙の製作精
度誤差も斜めに当てる場合、大きく影響する。両
者が重なつてフイルムのひずみが増大し動揺を強
める。そのほか大量の噴流が上方に渦流を作る
事、同じ高さで冷却度が異り温度差（強度差）を
生ずるため引取りによる伸びが不均一になる事も
動揺を強め品質低下につながると考えられる。 さて、上述のような研究の結果得られたこの発
明の構成の実施態様を図面を参照して説明する。 第１図はこの発明を適用した引取方向が上向き
のインフレーシヨンフイルム成形装置の一実施例
で、１は溶融樹脂押出機、２はダイで環状出口２
ａを備える。図示しないダイ２の中央部に内圧用
空気口がある。環状出口２ａの外周には公知の冷
却空気噴射環（エアリング）３があり、樹脂は環
状出口２ａから出るとともに冷却され粘性を高め
て筒状に上進する。 筒状のインフレーシヨンフイルムＦは、この発
明による上段噴射環１０を加えなくても、図示し
たように筒状で上進し、ガイド板４により扁平に
畳まれ、引取用ニップローラ５、多数の案内ロー
ラを経てワインダー６により巻取られる。二基の
ブロワー７は噴射環３と１０へ風を送る。 従来同様、環状出口２ａ外周を取巻く噴射環３
は、前述のように斜上方へ冷却用空気を送るもの
で説明を略すが、押出機１内で例えば150℃、200
℃など粘性の低い状態のものを、押出しと同時に
急冷し、一応筒状を保つて上進できる程度まで粘
性を高める作用をする。上進中にニツプローラ５
により引伸ばされてさらに薄くなるが、薄いため
外気による冷却も速く、二次冷却をしなくても、
やがて100℃前後の凝固点に達し、それまで透明
であつたフイルムＦがフロストライン₀から半透
明に変つて進む。 さて、このような在来装置によつて作られたイ
ンフレーシヨンフイルムにこの発明の成形方法を
適用する手順を述べる。まず対象とするインフレ
ーシヨン・フイルムＦのフロストライン₀付近の
外周を少い間隙で取巻くに適した寸法で、内周に
環状噴射細隙１１、その上板に平行な整流用環状
１２をもつ冷却気噴射環１０を用意する。 これをインフレーシヨン・フイルムＦを作る前
に噴射環３の上方に上下動可能に設置しておく。
無論、水平姿勢を保つての上下動である。もつと
も、この新しい噴射環１０は二つ割りにして、既
に上進しているインフレーシヨン・フイルムＦの
外周に設置できるようにしてもよい。噴射環１０
の中心線は環状出口２ａのそれに一致させる。 この噴射環１０の上下位置決めは、さきに述べ
たこの発明の原理にもとづき次のように行う。即
ちインフレーシヨン・フイルムＦに既に生じてい
るフロストライン₀の少し下側のフイルム透明部
分外周を線状冷却できる位置に固定するのであ
る。少し下側というのは、下方へ離れるほど凝固
までの瞬間冷却量が増すから、冷却能力に見合つ
た、あまり離れない下側の意である。噴射環１０
は予備実験用だけ上下動可能なものとして高さを
決め、生産用噴射環１０は上下動しないものを使
つてもよい。また透明部分というのは、フイルム
に未だ全く固相分が生じていないため高温部分同
様の透明さを保つている部分の意である。フロス
トラインに近接し、一部に緩冷却による固相分が
生じはじめている所では、この発明の急速固化の
効果が減る。 第２図の左半分にインフレーシヨン・フイルム
Ｆ、その下段噴射環３だけによるフロストライン
₀と、これに対する新しい噴射環の噴射細隙１１
の位置を示す。なお、これは説明図で、実物と比
例寸法に画いてはない。 第２図右半分に温度曲線ＴによりフイルムＦの
温度分布の傾向を示している。押出機の環状出口
２ａから出た時のフイルム押出温度T₁は例えば
150℃、200℃といつた高温で、これが下段噴射環
３の冷却を受けて急速に冷えながら薄肉に引伸ば
されて上進する。そして、例えば110℃の凝固温
度T₂に近づくとフイルムの液相中に固相分が生
じはじめる。この固相分がふえ肉眼で見えるよう
になり、間もなく完全に固相化する現象が起きて
いる領域をフロストラインと称している。 この発明はフロストライン₀に近づき、しかも
未だ固相分が出はじめない凝固開始温度よりやや
高温の透明部分に新しい噴射環１０の噴射細隙１
１をほゞ直角に向ける。噴射によりその部分は急
冷され、直ちに凝固終了温度よりさらに低い温度
まで過冷され、そこに淡いフロストラインを残
して上進し、以後は自然冷却の温度勾配で冷却し
巻取られるのである。 新しい噴射環１０は冷却気噴流をフイルムＦ面
にほゞ直角に、そしてフイルムＦに回復可能な凹
みＣを生ずる強さで当てる。噴流をフイルム面に
ほゞ直角に当てる事により、噴流の大部分がフイ
ルム面に接し、冷却に有効に働くのであつて、従
来のように気流の大半がフイルム面に接しない層
流となつて流れ去ることがなく冷却効率が高い。 なお上段噴射環１０の噴流とフイルムＦ面との
角度は、90゜を中心として70゜〜110゜なら使用可能
で、好ましくは80゜〜100゜であり、無論、90゜が最
高であつた。噴流がフイルムＦに回復可能な凹み
Ｃを生ぜしめる強さであるという事は、噴流によ
りフイルムの円滑な上進を不可能にするような事
がないのは勿論、吹付けにより当然生ずる凹み
も、上進により円滑に回復する程度にとゞめるの
意で、またそれで充分に発明の目的を達せられ
る。 冷却気噴射は、噴射環１０の噴射細隙１１が噴
流を分散なく直進せしめる形状であり、そして、
噴射細隙１１とフイルム面との間隔が途中で噴流
の分散を生ずるほど離れていない事が望ましい。
少くとも細隙１１の上下板の上下への開放角を
10゜以上にすべきではない。 また生産速度を高めるとフイルムＦの上昇速度
が速くなり、冷却される時間が短かくなるので、
冷却速度を高める事が必要となる。 従つて、冷却気体を大量、高速で吹付ける事に
なるのであつて、全周均一に加圧されるフイルム
の線状冷却部分はよいとしても、上下への放散流
に沿うフイルム面が影響を受けるようになる。下
方への放散流により下側フイルム面に歪を生じて
も線状冷却部分へ進んだ時、均一に締付けられる
のでさほど問題ではないが、上方へ放散流は放置
できない。 この上方への放散流対策として、噴射環１０の
上面内周沿いに上述の整流用環板１２を設けたの
である。第３図はその一例を示す拡大説明図で、
細隙１１の上板の上に間隙をおいて同軸に重な
り、上記上板に準じた内径で、細隙１１に平行す
る環板部分を主要部とする放散流整流用環板１２
である。この場合水平な噴射細隙１１の上側環板
上面の所々に脚材１３を立て、その上に環板１２
を細隙１１に平行するように固定している。環板
１２と細隙１１の上板との間隔は５〜20mmでよか
つたが、環板１２の寸法、位置は実験により気流
安定効果の最もよいところに決める。この環板１
２は第３図の実施例では単なる平板であるが、第
４，５図の実施例のように、水平環板１２の内縁
に垂直部１２ａを下方に、あるいは上方へも１２
ｂを加える等、その形状、寸法は設計者に任せら
れ、要はフイルムＦ面沿いに乱流、渦流を生じ
て、フイルムＦに問題になる程度の歪み、動揺を
与える事を防げるものであればよい。第６図によ
り効果を得られた細隙１１噴射縁と環板１２内縁
の断面形状６例を示し、第７図により効果を得ら
れなかつた三例A′，B′，C′と従来の吹上げる型
式の二例D′，E′とを示す。これらの主要部寸法、
つまり第４図に例示した細隙間隙ａ、細隙１１上
板と環板１２との最小間隔ｂ、環状１２の内縁高
さｃ、細隙１１と環板１２の内周半径差ｄ等は実
験結果と共に後述する。 この発明が主な対象とする合成樹脂はポリオレ
フイン系高分子樹脂で、高圧法ポリエチレン、中
低圧法ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテ
ン−１等エチレン、プロピレン、ブテン−１等の
単独重合体及び共重合体、それらの混合物等であ
る。 なかんずく、直鎖状低密度ポリエチレン及びそ
れと他のポリオレフイン樹脂との混合物からなる
ポリオレフイン樹脂には本発明が極めて有効で、
従来、高圧法低密度ポリエチレンでは得られなか
つた透明性、光沢、光学特性（例えばヘーズ４％
以下、グロス110％以上）がしかも高い生産性を
もつて得られる。 上記直鎖状低密度ポリエチレンはエチレンと炭
素数３〜12のα−オレフイン例えばプロピレン、
ブテン−１、ヘキセン−１、４メチル−１−ペン
テン、オクテン−１、デセン−１等の少くともひ
とつを、チーグラー型触媒の存在下、従来公知の
中低圧法、又は高圧法によつて製造されるもので
ある。さらに中低圧法としては、気相法、スラリ
ー法、溶液法等いずれの方法によるものでもよ
い。 本発明はフイルムＦ外周の水平線状部分に冷却
対象を絞つた事、そしてその線状部分に噴射を
ほゞ直角に当てるという最も冷却効率の高い方法
をとつた事及び整流用環板１２を設けたことによ
り、最小限の噴射量で完全冷却をなし、インフレ
ーシヨン・フイルムＦの進行に従来のような悪影
響を与えることなく透明度向上の目的を達した。 上段噴射環１０が筒状フイルムＦの勝手に膨張
した形の断面を正しい円形に絞る働きがある事
と、前述のような従来の斜上方へ噴流の欠点を有
しない事によると思われるが、この発明は透明度
向上のほかに上進フイルム筒の動揺を減じ安定化
する効果を生じた。その結果、フイルムＦの厚み
ムラ（偏肉）が著しく減ずるという大きな効果が
加わつた。またフイルムＦの動揺が少く冷却効果
向上のため高速引取りが可能になり、従来考えら
れなかつた90ｍ／分という高速生産下に高透明な
フイルムの製造が可能になつたのである。 次に、その直鎖状低密度ポリエチレン、高圧法
低密度ポリエチレン及びそれらのブレンド物のイ
ンフレーシヨン法に、この発明を適用し、そのフ
ロストライン側噴射環内周断面形を第６図、第７
図のように変えて行つた実験結果を第１表、第２
表として示す。いずれも次の条件で実験した。 押出機シリンダ径 50mm 押出機環状出口2aの径 150mm 同じく出口間隙 2.5mm 仕上フイルム厚み 20μ フイルム畳み幅 300mm 噴射細隙、フイルム間距離 5.0mm フロストライン₀と噴射細隙との距離 約50mm 細隙、環板用材の厚み ５〜８mm ダイ２から上段噴射環１０までの距離 720mm （但し実験番号１〜４）

【表】

【表】

【表】

【表】 実験番号１〜11はこの発明のもので、１〜８は
好結果を得ており、９〜11はよくない。参考に加
えた実験番号12，13は従来のフロストライン側噴
射環を用いたもので、その12の噴射角60゜、13は
45゜で、いずれも引取速度60ｍ／分ではフイルム
が不安定で使用できない事を示している。 詳細説明するまでもなく、上表の(ヘ)，(ト)，
（ヨ），（タ），（レ），（ソ）の各項にこの発明の優
秀性がよく現れており、また整流用環板１２がそ
の目的に反する形状寸法になると悪い結果を生じ
ている。 以上、この発明を図示した実施例を参照して説
明したが、この発明の実施態様はその要旨を変え
ることなく多様に変化、応用し得ることはいうま
でもない。上下、水平という言葉は相対的なもの
で、絶対的上下、水平を意味しない。フイルムの
引取方向は上方のほか、下方でも水平でも斜方向
でもよい。冷却気は空気に限らない。上段噴射環
１０を一個に限るわけでなく予備冷却用、事後冷
却用噴射環を加えることを妨げない。 整流用環板も一枚でなく複数枚にするとか、噴
射細隙の下側にも加えるとか、環板と細隙上板の
間に積極的に気流を送つて整流作用を強めると
か、環板をより複雑で整流効果の高い断面にする
とか、その他、実施に当る設計者、現場技術者の
工夫により、この発明はさらにその効果を高める
であろう。 この発明は、従来ばく然としていたインフレー
シヨンフイルムの冷却による品質向上の原理を究
明し、冷却すべきは凝固開始から完了までの極め
て限られた範囲である事を明示した。そして具体
的には下段噴流の冷却だけで生ずるフロストライ
ンを目安とし、その下側を局部的線状冷却し、そ
の場で凝固開始、完了、過冷却を起こさせるか
ら、従来の緩慢な冷却、固化による不透明化が激
減した。 しかも、その線状冷却手段として、従来のフイ
ルム面沿いの噴流で冷やす常識を破り、フイルム
面にほゞ直角に噴流を当てゝ大きな成功を得た。 また特に生産性を上げるため上段噴射環の噴流
の流速、流量を増大した場合、冷却領域を最小限
にしても、やはりフイルム安定度への影響を避け
られないのであるが、この発明は噴射細隙の上側
（引取側）に整流用環板を加える事によりフイル
ムの動揺、不安定化を実用上、支障ない程度に抑
え得たのである。 即ち、この発明はインフレーシヨン法による樹
脂フイルム成形技術の理論面、実用面に貢献する
ところ大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例説明図、第２図は
同じく要部拡大図兼温度分布説明図、第３図は第
１図の要部拡大説明図、第４，５図はこの発明の
噴射環の他の二実施例の内周部断面説明図、第
６，７図は実験に用いた噴射環内周部の断面説明
図である。 Ｆ……インフレーシヨン・フイルム、，₀…
…フロストライン、Ｃ……フイルム凹み、１０…
…冷却気噴射環、１１……噴射細隙、１２……整
流用環板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 押出機の環状出口から出た溶融樹脂を、出口
   付近の任意の冷却装置により適当に冷却しつゝ、
   内圧と引取りにより、筒状のフロストラインをも
   つインフレーシヨン・フイルムとして進行させ、 その筒状フイルム面にほゞ直角に、噴流を分散
   なく直進させる噴射細隙と、その細隙の上板の上
   に間隙をおいて同軸に重なり、上記上板に準じた
   内径で、上記細隙に平行する環板部分を主要部と
   する放散気流整流用環板とを内周にもつ線状冷却
   用冷却気噴射環により、上記フロストライン付近
   のフイルム外周を、少ない間隙で、取巻き、その
   噴射環を上記環状出口と同芯を保つて位置調節
   し、その噴流が上記フラストラインの位置より少
   し押出機寄りで、フイルムに未だ全く固相分が生
   じていない透明部分の外周を線状冷却できる位置
   に固定し、噴射させるのであつて、 その噴射環の噴流の強さは、噴流を直角に当
   てゝフイルム周面に回復可能な線状凹みを生ぜし
   める程度とし、その冷却能力は上記噴流を受ける
   フイルムの透明部分の温度から瞬時に、その線状
   冷却位置で、凝固を開始、完了せしめるものとす
   る事を特徴とするインフレーシヨン・フイルムの
   成形方法。