JPH0361575B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はインフレーシヨン法によるフイルムの
成形方法ならびに装置に関し、より詳しくは、メ
ルトインデツクス0.1以上のポリエチレン系樹脂
フイルムの高速成形時において、引裂強度バラン
ス、衝撃強度などの機械的性質に優れたフイルム
を安定して加工できるインフレーシヨンフイルム
の成形方法ならびにその装置に関する。 従来、ポリエチレン樹脂等のインフレーシヨン
フイルム成形において、フイルムの配向バランス
を改良するためには、フロストライン高さ（以
下、F.L.Dと略す）を高くして、いわゆるＨタイ
プインフレ加工（プラスチツク29、（12）70、
1978.参照）やロングストーク押出（プラスチツ
ク・ワールド．６月号61頁、1982年参照）等で示
されているように環状ダイから押し出されたバブ
ルを吐出直後、すぐに膨張させるのではなく、し
ばらくはダイ径と同じ径に保つたまま引き取り、
しかる後に膨張させる方法が好適であることは公
知の事実である。 そして、この事実を応用したのが、超高分子量
高密度ポリエチレンの極薄強化バランスフイルム
加工方法であり、環状ダイ上部にダイと同軸にイ
ンサイドマンドレルを配置し、該インサイドマン
ドレルと接触もしくは非接触の方法でバブルの安
定化を図り、しかる後、３以上の比較的大きなブ
ローアツプ比（以下、B.U.Rと略記する）に急膨
張させる方法が特公昭55−2180号公報、特公昭55
−46296号公報等により開示されている。 しかしながら、上記の方法はメルトインデツク
ス（以下、MIと略記する）が0.1以下の極めてメ
ルトテンシヨンの大きなポリエチレン系樹脂には
適した方法であるが、反面、MIが0.1以上の比較
的メルトテンシヨンの小さいポリエチレン系樹脂
に適用したときには、バブルが振れ、安定加工が
できないという欠点を有していた。殊にこの傾向
は高速成形時程、顕著であつた。 そこで、本発明者らは、上記の如き実情に着目
し、その解決のためMIが0.1以上という比較的メ
ルトテンシヨンが小さいポリエチレン系樹脂、と
りわけ特にエチレン−αオレフイン共重合体につ
いても、高速成形時、引裂強度バランス、衝撃強
度などの機械的性質に優れたフイルムを安定して
加工できるインフレーシヨンフイルムの成形方法
ならびに装置を開発すべく鋭意、検討を行ない、
その結果、環状樹脂バブルの内部に樹脂バブル安
定体と、フロストライン直後にバブルを保持する
ためのバブルの進行方向に対し斜上方のを吹き付
けるバブル安定化装置とを併せ設けることにより
驚くべきことにより高速成形時、比較的メルトテ
ンシヨンの小さい樹脂でも両者の相乗的効果によ
り予想以上にバブルを安定化させることが可能と
なることを見出すに到つた。 即ち、本発明は、従来のインフレーシヨン成形
では到底、成形し得なかつた比較的MIが高いポ
リエチレン樹脂を高速加工で薄肉フイルムを成形
する場合でも容易に安定した加工ができ、更にイ
ンフレーシヨンフイルムの縦横強度バランスがよ
く、衝撃強度等の機械的性質が良好なフイルムを
得ることができる新規なインフレーシヨンフイル
ムの成形方法ならびに装置を提供することを目的
とするものである。 しかして、上記目的を達成する本発明インフレ
ーシヨンフイルムの成形法の特徴は、インフレー
シヨンフイルムを押出成形するに際し、環状ダイ
から吐出された溶融体にダイ直後、周囲から冷却
空気を吹き付けて該溶融体の冷却を行なうと共
に、未だ溶融状態にあるバブルをダイ上部に配置
した円筒状もしくは円板状の樹脂バブル安定体の
外周に移行させ、該安定体の外周面と接触しない
よう可及的に接近させながら引き取り、膨張させ
た後、ダイ直後の冷却部から離れた位置で、しか
もバブルのフロストライン直後にバブル安定化装
置からの気体をバブルの進行方向に対し斜上方に
吹きつける点にあり、また一方、成形装置は、環
状ダイと、環状ダイから吐出された溶融体をダイ
直後で周囲から冷却空気を吹きつけて溶融体の冷
却を行なう冷却部と、未だ溶融状態にあるバブル
を安定して引取るための環状ダイ上部に前記環状
ダイと同軸的に配置された円筒状もしくは円板状
からなる樹脂バブル安定体と、更に前記環状ダイ
より吐出後の空冷部から離れ、バブルのフロスト
ライン直後に設けられたバブルの進行方向に対し
斜上方に向かう気体流吹付バブル安定化装置との
結合からなる構成にある。 以下、更に本発明の具体的な実施の態様につい
て添付図面を参照しつつ詳述すれば、第１図は本
発明方法を実施する成形装置の要部概要図であ
り、第２図及び第３図は、樹脂バブル安定体の各
例である。 第１図において、環状ダイ１より吐出された溶
融物はダイの吐出孔（スリツト）に従つて円筒状
に吐出され、バブル２として上方へ引き取られな
がら吐出直後の冷却部において冷却環３のスリツ
トから吐出される冷却風によつて冷却され、次い
でその上部に配設された樹脂バブル安定体５の外
周を通過して、該安定体５の外周面に接触しない
よう可及的接近状態で保持されながら引取られ、
バブル２内の空気圧により膨張し、上方のバブル
のフロストライン直後のバブル安定化装置４から
のバブル進行方向に対し斜上方に向かう気体流で
バブルは安定化されつつ巻取機（図示せず）に巻
取られ、フイルムに成形される。 上記過程において、環状ダイ１より吐出された
直後の溶融状態にあるバブル２に周囲から冷却空
気を吹き付ける冷却部では冷却環３のスリツトか
ら吐出される冷却風の方向や速度を適切に選択す
ることにより溶融状態のバブル２がダイ口径
（Do）に略等しい径を有する状態で、バブル立ち
上り部の高さ(H)が少くともダイ口径（Do）の２
倍よりも長い距離を巻取方向に引取られるように
する。なお、冷却風を吹き付ける前記冷却環３の
構造は、バブルの周方向に沿つて均一に冷却され
るような構造のものであれば如何なるものでもよ
い。 一方、第１図において、環状ダイ１上方に設け
られた樹脂バブル安定体５は第２図、第３図に図
示するように円筒状もしくは円板状などの形状を
なし、その最大径はダイスリツト内側口径に近
く、立ち上り部のバブル２内側口径との間隙が接
触しない程度に近い程、好ましい。勿論、このこ
とはバブル安定体５と、バブル２内面とがいかな
るときでも一切、接触してはいけないという意味
ではなく、バブルが若干、左右に振れたとき、瞬
間的に接触する程度ならかまわず、何ら排除する
ものではない。 又、バブル安定体５の構造は第１図における如
く、円筒状の安定体５と、該安定体を貫通して該
安定体と環状ダイ１とを連結する中空の支持棒６
からなるものに限らず、第２図に示すような中空
円筒状をもつ一体物５′や第３図のような串挿す
る支持棒６′と複数個の円板状安定体５″からなる
ものでもよく、更に他の同効の構造体を適宜、採
用することができる。 なお、該バブル安定体５，５′，５″の材質は、
特に制限はないが、熱伝導率及び摩擦係数の低い
ものが可及的、好適である。 次に、バブルを保持するためにバブル進行方向
に対し斜上方に向かつて気体流をバブルに吹き付
けるバブル安定化装置４は前記冷却環３と同様な
内周面にスリツトを形成した通常の環体例えばエ
アーリングの他、複数個の空気吹付ノズルを等間
隔にバブル外周に配置したものでもよく、更に他
の公知の各種空気吹付可能な構造であつてもよ
い。しかし、この装置４はバブルの安定性を更に
向上させるためのものであり、この目的に反しな
いことが肝要で、その位置はバブルのフロストラ
イン７以降であればどこでもよいが、通常、フロ
ストライン７以降10〜100mmの範囲内が望ましい。 なお、本発明における図示バブル安定化装置４
はその態様から特公昭57−14295号公報、特開昭
53−146764号公報に開示されているような二段冷
却装置の上部冷却装置と一見、似ているように見
えるが、両者は本質的にその目的、作用効果を異
にするものである。このことは、前記公報記載の
上部冷却装置の設置場所は、フロストライン以前
であり、そこからの気体流を調整してフロストラ
インの高さを決めることができ、フイルムの冷却
速度を制御するためのものであるのに対し、本発
明のバブル安定化装置４はフロストライン７以降
に設置するものであり、そこからの気体流によつ
ては実質上、フロストライン７の高さを調整する
ことはできず、フロストライン７以降の既に固化
した樹脂バブルに気体流を円周方向に均一に吹付
けることにより、樹脂バブル安定体５との相乗作
用をもつてバブルを著しく安定化させるためのも
のであることからも充分、理解されよう。 従つて、又、バブル安定化装置４の吹出角度に
ついては、バブルの進行方向に対し斜め上方であ
ることが必要であり、同安定化装置４の吹出口と
バブル外周面との距離は特に限定はしないが一般
に10〜50mmの範囲とするのが好適である。 なお、本発明において、バブル立ち上り部の高
さ(H)は前述の如くダイ口径（Do）の２倍以上で
あることが必要であるが、上限は10倍位でそれ以
下であることが望ましい。最も実用的な範囲は４
倍以上、10倍以下の範囲である。若し、バブル立
ち上りの高さ(H)がダイ口径の２倍以下であると、
フイルムの引裂強度バランスが悪くなる結果を惹
起する。 本発明成形方法ならびに装置は叙上の通りであ
るが、かかる本発明を適用するに好適な樹脂とし
ては、エチレン−αオレフイン共重合体でMIが
0.1以上のものが特に有効であるとして挙げられ
る。 ここで、エチレン−αオレフイン共重合体とは
エチレンと炭素数３〜18のαオレフインとを遷移
金属触媒を用いて中低圧下で共重合することによ
り得られるポリマーである。更に長鎖分岐を実質
的に有しない低密度ポリエチレンとして高圧法ポ
リエチレンを得るのと同じような高圧、高温下で
遷移金属触媒を用いて重合して得られる樹脂もあ
るが、本発明でいう上記エチレン−αオレフイン
共重合体に含まれる共重合成分であるαオレフイ
ンとしては一般式、Ｒ−CH＝CH₂（式中、Ｒは炭
素数１〜16のアルキル基を表わす）で表わされる
化合物であり、その具体例としては、プロピレ
ン，ブテン−１，ペンテン−１，ヘキセン−１，
ヘプテン−１，オクテン−１，ノネン−１，デセ
ン−１，４−メチルペンテン−１，４−メチルヘ
キセン−１，４，４−ジメチルペンテン−１等が
挙げられる。そして、これらのαオレフインのう
ちでも炭素数４以上のαオレフインが好ましく、
特にブチン−１，ペンテン−１，ヘキセン−１，
オクテン−１，４−メチルペンテン−１等がモノ
マー入手、共重合性ならびに得られる共重合体の
品質の面で好適である。 なお、これらのαオレフインは１種に限らず、
２種以上、併用することも可能である。 エチレン−αオレフイン共重合体の密度は測定
温度20℃での値が0.910ｇ／cm³以上、0.930ｇ／cm³
以下のものが好ましく、密度が0.910ｇ／cm³以下
になると、フイルムが腰がなくなり、場合によつ
ては非晶性の低分子量物がブリードする等の問題
が発生する傾向をもつ。一方、密度が0.930ｇ／
cm³以上になると衝撃強度も低下する傾向があり、
特に引取方向のエルメンドルフ引裂強度が極端に
低下するので好ましくない。 一般に、エチレン−αオレフイン共重合体はメ
ルトテンシヨンが弱いため、通常のインフレーシ
ヨン装置で成形した場合には、バブルが不安定に
なり易い性質があり、とりわけそのMIが0.1以上
と高くなると、当然、メルトテンシヨンが低下す
るため安定したインフレーシヨン成形は益々困難
となる。 また、本エチレン−αオレフイン共重合体はそ
の構造から直鎖状低密度ポリエチレンとも呼ば
れ、従来の高圧法低密度ポリエチレンとは本質的
に異なるもので、例えば溶融弾性が小さく、緩和
時間が短かい等の性質を有している。 従つて、かかる性質の相違から両者はインフレ
ーシヨンフイルム加工時の挙動も大巾に異なり、
当該エチレン−αオレフイン共重合体では高圧法
ポリエチレンに比べ通常の加工方法を用いた場
合、フイルムの縦横両方向の配向バランスを欠き
易く、結果として縦方向の引裂強度や衝撃強度が
悪いフイルムしか得られないという問題がある。 ところが、前記本発明方法並びに装置を使用し
た場合にはフイルム物性上、上記エチレン−αオ
レフイン共重合体に対しても容易に安定した加工
ができ、インフレーシヨンフイルムの縦横強度バ
ランスがよく、衝撃強度等の機械的性質も良好な
フイルムを得ることができる。特にこの本発明方
法ならびに装置はエチレン−αオレフイン共重合
体中でも、とりわけエチレン−ブテン１共重合体
において顕著な効果を発揮する。 なお、前記エチレン−αオレフイン共重合体は
前述の如き共重合体の外、高圧ラジカル重合法で
得られる低密度ポリエチレン等の高分子化合物を
少量、例えば約20重量％以下、含んでいてもよ
く、更に必要に応じて酸化防止剤、滑剤、帯電防
止剤、光安定剤、抗ブロツキング剤、着色顔料
等、通常業界で使用されている種々の添加剤を添
加することもできる。 以下、更に本発明による実施例を示す。実施例
ならびに本明細書中の各物性値の定義は下記の通
りである。 (1) 密度；JIS K6760に規定された方法による。
但し、測定温度は20℃とした。 (2) メルトインデツクス（MI）；ASTM D1238
条件Ｅに規定された方法による。 (3) 引裂強度；ASTM D1922に準拠した。 (4) ダート衝撃；ASTM D1709 Me thod Ａに
準拠した。 実施例 １〜３ 密度0.915ｇ／cm³、メルトインデツクス0.6ｇ／
10minのエチレン−ブテン共重合体を50〓押出機
を用いダイ口径75mm、リツプ開度1.5mmのスパイ
ラル型ダイから上方に向け溶融押出し、第１図に
示す本発明の装置によりインフレーシヨンフイル
ムを成膜した。 第１及び第２の冷却環からの空気吹出角度はそ
れぞれ50°、45°であり、吹出口とバブル外周面と
の距離はそれぞれ20mm、15mmとした。 バブル安定体の外周径は45mm、高さ600mmであ
り、安定体を支持しダイと連結する中空の支持棒
の径は20mm、長さ700mmであつた。なお、安定体
外周面と溶融した樹脂との粘着を防止するため外
周面をネル地で被覆した。 フイルムの成形条件は下記するが、成形速度を
30、50、60ｍ／minとかえ、バブル安定性を評価
し、後記第１表に示す結果を得た。なお、成形速
度の上昇に伴ない押出機のスクリユー回転数を
18、30、36r.p.mとした。得られたフイルムの厚
みは平均10μであり、偏肉もみられず厚み精度も
良好であつた。 ダイより吐出された樹脂温度 165℃ ブロー比（De／Po） 2.0 ダイからフロストライン迄の距離 Ha 500mm ダイから第２の冷却環迄の距離 Hb 520mm 比較例 １ 実施例１において樹脂バブル安定体５を使用し
ない以外は全く同一の条件、方法でインフレーシ
ヨン成形を行つた。その結果を第１表に併記した
が、成形速度30ｍ／minで既にバブルが激しくわ
れ、安定した加工が不可能であつた。 比較例 ２〜３ 実施例１において第２の冷却環４を使用しない
以外は全く同一の方法でインフレーシヨン成形を
行い、比較例２とし、また実施例２において第２
の冷却環の気体流吹きつけ方向をバブル進行方向
にた対し直角方向とする以外は全く同一の方法で
成形を行い、比較例３として比較を行つた。その
結果は同じく第１表に示すように成形速度30ｍ／
minで既にバブルに多少の割れがあり、50ｍ／
minの成形速度になるとバブル不安定で加工困難
であつた。そして得られたフイルムの厚み精度も
極端に悪く、50ｍ／minで成膜したフイルムの膜
厚は２〜20μと不良であつた。

【表】

【表】 たるみ、偏肉ができる、
実施例 ４ 前記実施例２と同方向においてダイ上面からフ
ロストラインまでの距離（Ha）が各200、300、
500、600mmの時のフイルムについて引裂強度、ダ
ート衝撃強度を夫々測定し、第２表及び第４図、
第５図に示す如き結果を得た。フイルムの膜厚は
10μであつた。 これら表ならびに各図の結果よりF.L.Dの値
（Ha）が高い程、エルメンドルフ引裂強度バラン
ス及びダート衝撃強度が向上していることが理解
される。

【表】 以上のように本発明方法はダイ上部にバブル安
定体を配し、溶融状態にあるバブルをその外周面
に接触しないよう可及的接近させながら引取り、
膨張後、バブル安定化装置からの気体流をバブル
進行方向に対し斜上方に吹きつけ安定させること
により、上記バブル安定体外周の通過と、バブル
安定化の両作用が相乗的効果を発揮し、従来、殆
んど困難視されていたMIが0.1以上という比較的
メルトテンシヨンの小さい樹脂に対する高速成形
を可能ならしめ、しわも、高速成形時のフイルム
の引裂強度バランス、衝撃強度等の機械的性質を
向上させる顕著な効果を奏し、上記樹脂のインフ
レーシヨン成形の今後にその実用化が大いに期待
される。 又、成形装置は、従来の装置に円筒状若しくは
円板状のバブル安定体を配置し、バブル安定化装
置と併用させるだけであるので大巾な設計変更を
要することなく、簡単に構成することができ、工
業上、経済上から頗る有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する成形装置の基本
的な部分の１例を示す断面図、第２図及び第３図
は同装置に用いる樹脂バブル安定体の各例を示す
斜視図である。又、第４図及び第５図は実施例４
におけるフイルムの引裂強度、ダート衝撃強度を
示す図表である。 １……環状ダイ、２……樹脂バブル、３……冷
却環（冷却部）、４……バブル安定化装置、５，
５′，５″……樹脂バブル安定体、６，６′……支
持棒、７……フロストライン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ メルトインデツクス0.1以上のポリエチレン
   系樹脂溶融体を環状ダイより吐出し、インフレー
   シヨンフイルムを押出成形するに際し、前記環状
   ダイから吐出された溶融体にダイ直後、周囲から
   冷却空気を吹き付けて該溶融体の冷却を行うと共
   に、未だ溶融状態にある樹脂バブルをダイ上部に
   配置した円筒状もしくは円板状の樹脂バブル安定
   体の外周に通し、該安定体の外周面と接触しない
   よう可及的接近させながら引き取り、膨張させた
   後、前記ダイ直後の冷却部から離れた位置で、か
   つバブルのフロストライン直後において、バブル
   の進行方向に対し斜上方に気体流を吹き付け、衝
   撃強度及び引裂強度が良好な薄肉フイルムを安定
   して加工することを特徴とするインフレーシヨン
   フイルムの成形方法。 ２ ポリエチレン系樹脂がエチレン−αオレフイ
   ン共重合体である特許請求の範囲第１項記載のイ
   ンフレーシヨンフイルムの成形方法。 ３ エチレン−αオレフイン共重合体の密度が測
   定温度20℃で0.9〜0.930ｇ／cm³である特許請求の
   範囲第２項記載のインフレーシヨンフイルムの成
   形方法。 ４ 気体流が空気流である特許請求の範囲第１〜
   ３項の何れかに記載のインフレーシヨンフイルム
   の成形方法。 ５ 環状ダイと、該環状ダイから吐出された溶融
   体をダイ直後で周囲から冷却空気を吹き付けて溶
   融体の冷却を行う空冷部と、前記環状ダイ上部
   で、引き取られる未だ溶融状態にあるバブルの内
   部に位置して前記環状ダイと同軸的に配置された
   円筒状もしくは円板状の樹脂バブル安定体と、前
   記ダイ直後の空冷部から離れた位置で、かつバブ
   ルのフロストライン直後に設けられたバブルを安
   定させるための、バブルの進行方向に対し斜め上
   方に気体流を吹き付けるバブル安定化装置からな
   ることを特徴とするインフレーシヨンフイルムの
   成形装置。 ６ 樹脂バブル安定体が円筒状の安定体と該安定
   体を環状ダイに連結する前記安定体を貫通する支
   持棒により構成されている特許請求の範囲第５項
   記載のインフレーシヨンフイルムの成形装置。 ７ 樹脂バブル安定体が中空円筒体と、該円筒体
   を環状ダイに連結する支持棒からなる特許請求の
   範囲第５項記載のインフレーシヨンフイルムの成
   形装置。 ８ 樹脂バブル安定体が複数個の円板と該円板を
   串挿しする支持棒からなる特許請求の範囲第５項
   記載のインフレーシヨンフイルム成形装置。 ９ 空冷部の冷却装置が内面に周方向に吹付スリ
   ツト又は孔を有する冷却環である特許請求の範囲
   第５〜８項の何れかの項記載のインフレーシヨン
   フイルムの成形装置。 １０ バブル安定化装置が内面に周方向の気流吹
   付スリツト又は孔を有する環体である特許請求の
   範囲第５〜９項の何かの項に記載のインフレーシ
   ヨンフイルムの成形装置。 １１ バブル安定化装置をバブルのフロストライ
   ンより10〜100mm上方に配設する特許請求の範囲
   第５〜１０項の何れかの項記載のインフレーシヨ
   ンフイルムの成形装置。