JPH05305646A - 熱可塑性合成樹脂薄膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高速の製膜を可能にした熱可塑性合成樹脂薄膜
の製造方法を提供する。 【構成】エアナイフ（３）の吹出口（３４）から吹き出
される空気流の風圧によって、Ｔダイのスリットから押
出し成形された熱可塑性合成樹脂の溶融薄膜（２）を回
転する冷却ロール（４）に密着させて冷却固化する熱可
塑性合成樹脂薄膜の製造方法において、エアナイフ
（３）として、その内部の吹出口（３４）の近傍に整流
板（３２）を有し、当該整流板から吹出口（３４）に向
かって流路断面を収束させる流線状の壁面を有するエア
ナイフを使用し、当該エアナイフを溶融薄膜（２）が最
初に冷却ロール（４）に接する密着開始線（５）の下流
側の近傍に配置し、当該エアナイフの吹出口（３４）か
ら吹き出される空気流をほぼ直角に近い角度で溶融薄膜
（２）に吹きつける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性合成樹脂薄膜
の製造方法に関するものであり、詳しくは、高速製膜を
可能にした熱可塑性合成樹脂薄膜の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱可塑性合成樹脂薄膜は、Ｔダ
イのスリットから押出し成形された熱可塑性合成樹脂の
溶融薄膜（以下、単に「溶融薄膜」と略記する）を回転
する冷却ロールに密着させて冷却固化することにより製
造される。そして、冷却ロールの回転数を高めて高速製
膜を達成するためには、溶融薄膜の冷却を効果的に行な
うことが必須であり、また結晶性の熱可塑性合成樹脂の
場合には、製品薄膜の透明性を向上するためにも、高い
冷却効果を生ぜしめて急冷することが重要である。

【０００３】図３は、従来の製造方法に使用される製膜
装置を示す側面説明図である。従来、溶融薄膜の冷却を
効果的に行なう方法としては、図３に示すように、エア
ナイフ（３′）の吹出口（３４′）から吹き出される空
気流の風圧を利用する方法が知られている。斯かる方法
によれば、Ｔダイ（１）のスリットから押出された溶融
薄膜（２）は、冷却ロール（４）と接触を開始する密着
開始線（５）以降の下流側で冷却ロール（４）の表面に
強く密着させられる。なお、図３中、（３１′）はエア
ナイフのマニホールド、（３２′）はマニホールド出
口、（３３′）はノズルである。

【０００４】元来、Ｔダイから押出されて冷却ロールに
密着を開始する迄の溶融薄膜は、空中に浮いていて固定
されることがなく不安定な状態にあるが、引き落とし
（冷却ロール上の溶融薄膜の移動速度をＴダイ出口での
溶融薄膜の移動速度よりも早くすること）によって溶融
薄膜自身に生ずる張力により、空間上の特定位置にある
程度固定することができる。

【０００５】しかしながら、製造速度を上げるために冷
却ロールを高速回転させた場合、溶融薄膜と冷却ロール
に挾まれた位置の空気を巻き込み、その結果、溶融薄膜
が部分的に冷却ロールから浮き上がって密着不良を起こ
し、製品薄膜の品質を著しく低下させる。

【０００６】また、厚物シートの製造時には十分な引き
落としがかけられず、引き取り張力が不足して空気を巻
き込み易く溶融薄膜が不安定となり易い。勿論、熱可塑
性樹脂にあっては、Ｔダイの設定温度を下げれば溶融薄
膜の弾性が上がり、従って、引き取り張力を増すことが
できるが、Ｔダイの設定温度を樹脂の溶融温度以下にす
ることは出来ずに限度がある。

【０００７】また、溶融が不十分のまま張力をかけ過ぎ
た場合は、溶融薄膜の幅が減少する所謂ネックダウンを
起こし、製品薄膜の生産量（厚さ×幅×移動速度）が減
るばかりか、製造中に溶融薄膜が破断するなどのトラブ
ルを生ずる。

【０００８】上記の問題を解決するためには、エアナイ
フの風圧を大きくし、冷却ロールに溶融薄膜を強固に押
しつければよいと考えられる。しかしながら、風圧を大
きくした場合は、吹きつけた空気が溶融薄膜上をＴダイ
側に逆流し、溶融薄膜が微小な振動を起こすようにな
る。斯かる溶融薄膜の微小振動は、密着開始線の近くで
溶融薄膜を冷却ロールに密着させたり剥離させたりする
ように働く。換言すれば、密着開始線の位置が溶融薄膜
の移動方向に微小に変動することになる。その結果、溶
融薄膜の移動方向には、洗濯板状の周期的な厚さムラが
発生する。上記のような薄膜は、最早、製品とはなら
ず、従って、製膜速度を下げざるを得ない。

【０００９】従来より、上記の問題を解決するために幾
つかの提案がなされている。例えば、特公平３−４８８
５２号公報には、エアナイフとＴダイの間にカバーを設
けて空気の逆流を防止する方法、特公昭５３−２０５４
９には、上記のカバーの代わりに圧着ロールを設ける方
法がそれぞれ提案されている。また、特開昭５９−７１
８２８号公報には、エアナイフの吹き出し口の角度をＴ
ダイとは反対側に鋭角に傾けて多段のエアナイフとして
吹きつけた後の空気を排気する方法、特開昭６１−１３
５７２５号公報には、エアナイフとエアチャンバを組合
せて排気量を調整する方法がそれぞれ提案されている。

【００１０】しかしながら、上記の方法は、いづれも十
分な解決方法とはなり得ず、薄膜の高速製膜を達成する
ことき出来ない。すなわち、逆流防止のための遮蔽物自
身が振動を起こし、また、溶融樹脂からの揮発物が遮蔽
物に凝結し、溶融薄膜に落下して製造上のトラブルを惹
起する。また、エアノズルを鋭角にして空気を吹きつけ
るために実効の風圧が低下し、密着開始線よりも下流側
に遠くはなれた位置で風圧が高くなるために溶融薄膜と
冷却ロールとの間に空気の巻き込みが生じ易い。また、
チャンバ内の圧力変動がそのまま逆方向の空気漏洩量を
変動させる原因となる。

【００１１】また、特開昭６１−２３９９２８号公報、
特開平３−２３９５２５号公報には、多孔質材またはフ
ィルターにより空気流の乱れを整流してから溶融薄膜に
吹きつける方法が提案されているが、風圧が低下するな
どの理由により、十分な効果は得られない。

【００１２】一方、特公昭５１−３１２６５号公報に
は、溶融薄膜に静電気を付与して電気的な力で密着させ
る静電ピニングの方法をエアナイフと併用する方法が提
案されている。しかしながら、上記の方法は、静電荷を
帯電し難い合成樹脂には適用困難であり、また、冷却ロ
ールの周囲に各種の設備を追加しなければならない不都
合がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、エアナイフの吹
出口から吹き出される空気流の風圧によって、Ｔダイの
スリットから押出し成形された熱可塑性合成樹脂の溶融
薄膜を回転する冷却ロールに密着させて冷却固化する熱
可塑性合成樹脂薄膜の製造方法において、冷却前の溶融
薄膜に生ずる微小振動を抑えて、高速の製膜を可能にし
た熱可塑性合成樹脂薄膜の製造方法を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、エアナイフの吹出口から吹き出される空気流の風圧
によって、Ｔダイのスリットから押出し成形された熱可
塑性合成樹脂の溶融薄膜を回転する冷却ロールに密着さ
せて冷却固化する熱可塑性合成樹脂薄膜の製造方法にお
いて、エアナイフとして、その内部の吹出口の近傍に整
流板を有し、当該整流板から吹出口に向かって流路断面
を収束させる流線状の壁面を有するエアナイフを使用
し、当該エアナイフを溶融薄膜が最初に冷却ロールに接
する密着開始線の下流側の近傍に配置し、当該エアナイ
フの吹出口から吹き出される空気流をほぼ直角に近い角
度で溶融薄膜に吹きつけることを特徴とする、熱可塑性
合成樹脂薄膜の製造方法に存する。

【００１５】以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に
説明する。図１は、本発明の製造方法に使用される製膜
装置の一例を示す側面説明図であり、図２は、図１に示
した製膜装置のエアナイフ部の側面説明図である。本発
明による製造方法が適用できる熱可塑性合成樹脂として
は、特に制限されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、それらの共重合体、ポリスチレン、ＰＶＣ、Ｅ
ＶＡ、各種ポリエステル、各種ポリアミド等が挙げられ
る。そして、本発明の製造方法は、特に、静電気が帯電
せずに静電ピニング方法が十分な効果を発揮し得ない熱
可塑性樹脂に適している。

【００１６】本発明の製造方法は、エアナイフ（３）の
吹出口（３４）から吹き出される気流の風圧によって、
Ｔダイ（１）のスリットから押出し成形された熱可塑性
合成樹脂の溶融薄膜（２）を回転する冷却ロール（４）
に密着させて冷却固化する点においては、従来の製造方
法と同じである。

【００１７】本発明の特徴は、エアナイフ（３）とし
て、その内部の吹出口（３４）の近傍に整流板（３２）
を有し、当該整流板から吹出口（３４）に向かって、流
路断面を収束させる流線状の壁面を有するエアナイフを
使用する点にある。

【００１８】整流板とは、気流の中に含まれる部分的な
流速の乱れを均一化する機能を有し、一般に、その材料
は、広い範囲で列挙することが出来る。例えば、多孔質
材料、メッシュ銅網、メッシュステンレス網、金網、パ
ンチングメタル、孔開きボード、孔開きアルミニウム
板、孔開き金属板、ワイヤスクリーン、ガラスクロス、
布、スチールウール等が挙げられる。

【００１９】しかしながら、本発明において、整流板
（３２）としては、高速気流に対して材料破壊を生じ
ず、気流通過に際して弾性変形の少ない構造の整流板が
好適に使用される。また、整流板内では空気の通過方向
に垂直な方向、すなわち、整流板に平行な方向に気流の
速度成分を生じ難い構造の整流板が適している。上記の
観点から、本発明において、整流板（３２）としては、
特に、ハニカム状断面を持つ整流板が推奨される。ま
た、整流板の孔径と整流板の厚さ（空気の流れ方向長
さ）は、圧力損失を最小限として、且つ、空気の乱れの
均一化効果を最大限に発揮し得るように設計するのが好
ましく、斯かる設計の観点からもハニカム構造の整流板
が最適である。

【００２０】本発明において、エアナイフ（３）は、そ
の内部の吹出口（３４）の近傍に整流板（３２）を有し
ていることが必要である。斯かる構造によれば、整流後
の早い時期に空気流を吹出すことが出来、その結果、整
流により微小化された乱れが再び拡大する前の空気流を
溶融薄膜に吹きつけることが出来る。

【００２１】また、本発明において、エアナイフ（３）
は、整流板（３２）から吹出口（３４）に向かって流路
断面を収束させる流線状の壁面を有していることが必要
である。流路断面を収束構造にしたことにより、吹出口
（３４）に向かって空気流の速度を加速させることが出
来るために、整流板（３２）中の空気流の速度を遅くし
て十分な整流化を図ることが出来る。また、整流板（３
２）と吹出口（３４）の間の壁面を流線状にしたことに
より、壁面の凹凸による空気流の乱れは全く生じない。
そして、整流板（３２）と吹出口（３４）のスリットと
の流路断面比は、整流板（３２）内の空気流が層流とな
るように設計する。

【００２２】更にまた、本発明において、エアナイフ
（３）を溶融薄膜（２）が最初に冷却ロール（４）に接
する密着開始線（５）の下流側の近傍に配置し、当該エ
アナイフの吹出口（３４）から吹き出される空気流をほ
ぼ直角に近い角度で溶融薄膜（２）に吹きつけることが
必要である。斯かる空気流の吹きつけにより、高い風圧
が溶融薄膜（２）に作用し、溶融薄膜（２）がより強固
に冷却ロール（４）に密着させられる。なお、図１及び
図２中の（３１）はエアナイフのマニホールド、（３
３）は空気流加速室である。

【００２３】以上説明した本発明にれば、エアナイフ内
部の整流板と収束する流路断面の組合せにより、エアナ
イフの吹出口では乱れの少ない高速の空気流が得られ
る。そして、斯かる高速空気流を直角に近い角度で溶融
薄膜に吹きつけるために、溶融薄膜に高い風圧が作用
し、溶融薄膜の冷却ロールへの密着は強固に行なわれ
る。しかも、溶融薄膜の振動で悪影響の出やすい密着開
始線の近傍においては、空気流が溶融薄膜に衝突したこ
とによる気流の乱れは未だ発達しておらず、洗濯板状の
周期的な厚さムラが冷却後の薄膜に生ずることはない。
また、密着開始線の下流側の近傍に高い風圧が作用する
ために、溶融薄膜と冷却ロールの間での空気の巻き込み
は起こり難く、また、幅が減少するネックダウンも少な
い。

【００２４】また、本発明によれば、空気流を遮る遮蔽
物がないために、溶融樹脂からの揮発物が付着し、これ
が落下して起こる製造中のトラブルも極めて少ない。加
えて、本発明の製造方法は、エアナイフの外部構造が単
純であるために、角度調節、吹きつけ位置の調節など設
備運転上の操作がし易い利点を有する。

【００２５】本発明の製膜装置における各要素の寸法関
係は、一概には決定し得ないが、例示すれば次の通りで
ある。 (I) エアーナイフの構造 吹出口（３４）のスリットと整流板（３２）との距離
（ｔ１）は、１０〜１００ｍｍ、吹出口（３４）のスリ
ット間隙（ｔ３）は、０．５〜３ｍｍ、スリット長さ
（ｔ４）は、１０〜３０ｍｍ、整流板（３２）とスリッ
トとの流路断面比は、３０〜１００の範囲とされる。 (II)エアーナイフの取り付け位置 エアナイフ（３）の溶融薄膜（２）上方の距離（ｔ６）
は、２〜１０ｍｍ、冷却ロール（４）上の密着開始線
（５）の下流側の距離（ｔ７）は、０．５〜１０ｍｍ、
Ｔダイ側への傾斜角（α）は、７５〜９０°の範囲とさ
れる。上記の寸法関係は、本発明の作用効果を損なわな
い範囲で適宜変更することができ、斯かる変更は、本発
明を理解し得る当業者にとっては自明である。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。 実施例１ 図１及び図２に示す装置を使用してポリスチレンの薄膜
を製造した。エアナイフ（３）としては、吹出口（３
４）のスリットからの距離（ｔ１）が３３ｍｍとなる位
置にハニカム構造の整流板（３２）を有し、整流板（３
２）とスリットとの流路断面比が５０であり、その間の
壁面が流路断面を収束させる流線状に成されているエア
ナイフを使用した。エアナイフのマニホールド（３１）
の内径（ｔ２）は５０ｍｍであり、そして、吹出口（３
４）のスリットは、間隙（ｔ３）が１ｍｍ、長さ（ｔ
４）が１６ｍｍであり、整流板（３２）のハニカム構造
は、長さ（ｔ５）２７ｍｍの流路が多数集合して構成さ
れ、その断面積は４．５ｍｍ² である。上記のエアナイ
フ（３）を溶融薄膜（２）の上方の距離（ｔ６）が４ｍ
ｍであって、冷却ロール（４）上の密着開始線（５）の
下流側の距離（ｔ７）が２ｍｍの位置に設置した。そし
て、Ｔダイ側への傾斜角（α）は８０°とした。また、
Ｔダイ（１）は、密着開始線（５）から１３０ｍｍ離れ
た位置に設置した。

【００２７】Ｔダイ（１）のスリットから２５０℃で押
出し成形されたポリスチレン樹脂の溶融薄膜を、エアナ
イフ（３）の吹出口（３４）から吹き出される気流の風
圧によって、冷却ロール（４）に密着させて冷却固化し
た。吹出口（３４）の風速は平均４０ｍ／sec であっ
た。引落し率を３．０とし、ポリスチレン樹脂の押出し
量と冷却ロール（４）の周速を変え、厚さがそれぞれ
０．４ｍｍと０．７５ｍｍのシートを得た。なお、冷却
ロール（４）の幅は１５００ｍｍ、シート（２）の幅は
１２００ｍｍ、吹出口（３４）の有効幅は１２００ｍｍ
である。

【００２８】シートの厚さの偏肉、周期的な厚さムラ、
溶融薄膜の微小振動についての有無を調査し、その結果
を表１及び表２に示した。周期的な厚さムラの有無は、
目視による光線透過ムラの確認によって判定した。ま
た、シートの厚さの偏肉は、シート幅方向の８点につい
て測定を行い、［（最大値−最小値）／平均値］×１０
０の計算式によって求めた。

【００２９】比較例１ 図３に示す装置、すなわち、整流板と流線状の収束断面
流路を持たないエアナイフを実施例１の装置と同様の位
置に設置した装置を使用し、実施例１と同一条件下に、
厚さがそれぞれ０．４ｍｍ、０．７５ｍｍのポリスチレ
ン樹脂シートを製造した。実施例１と同様に、シートの
厚さの偏肉、周期的な厚さムラ、溶融薄膜の微小振動に
ついての有無を調査し、その結果を表１及び表２に示し
た。

【００３０】

【表１】 （厚さ：０．４０ｍｍ） 実施例１ 比較例１ 冷却ロールの周速度（ｍ／分）１５ ２０ ２５ １５ ２０ ２５ ──────────────────────────────────── シートの厚さの偏肉（％） 2.9 3.1 4.0 5.2 13.7 15.6 周期的な厚さムラの有無 無 無 無 有 有 有 溶融薄膜の微小振動の有無 無 無 無 大 大 大 ────────────────────────────────────

【００３１】

【表２】 （厚さ：０．７５ｍｍ） 実施例１ 比較例１ 冷却ロールの周速度（ｍ／分）１５ ２０ ２５ １５ ２０ ２５ ──────────────────────────────────── シートの厚さの偏肉（％） 3.9 4.5 5.4 11.5 16.3 21.8 周期的な厚さムラの有無 無 無 無 有 有 有 溶融薄膜の微小振動の有無 無 無 小 大 大 大 ────────────────────────────────────

【００３２】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、エアナイ
フの吹出口から吹き出される空気流の風圧によって、Ｔ
ダイのスリットから押出し成形された熱可塑性合成樹脂
の溶融薄膜を回転する冷却ロールに密着させて冷却固化
する熱可塑性合成樹脂薄膜の製造方法において、冷却前
の溶融薄膜に生ずる微小振動を抑えて、高速の製膜を可
能にした熱可塑性合成樹脂薄膜の製造方法が提供され、
本発明の工業的価値は顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法に使用される製膜装置の一例
を示す側面説明図である。

【図２】図１に示した製膜装置のエアナイフ部の側面説
明図である。

【図３】従来の製造方法に使用される製膜装置の一例を
示す側面説明図である。

【符号の説明】

１：Ｔダイ ２：溶融薄膜 ３：エアナイフ ４：冷却ロール ５：密着開始線 ３１：エアナイフのマニホールド ３２：整流板 ３３：空気流加速室 ３４：吹出口

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年５月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エアナイフの吹出口から吹き出される空
   気流の風圧によって、Ｔダイのスリットから押出し成形
   された熱可塑性合成樹脂の溶融薄膜を回転する冷却ロー
   ルに密着させて冷却固化する熱可塑性合成樹脂薄膜の製
   造方法において、エアナイフとして、その内部の吹出口
   の近傍に整流板を有し、当該整流板から吹出口に向かっ
   て流路断面を収束させる流線状の壁面を有するエアナイ
   フを使用し、当該エアナイフを溶融薄膜が最初に冷却ロ
   ールに接する密着開始線の下流側の近傍に配置し、当該
   エアナイフの吹出口から吹き出される空気流をほぼ直角
   に近い角度で溶融薄膜に吹きつけることを特徴とする、
   熱可塑性合成樹脂薄膜の製造方法。
2. 【請求項２】 整流板がハニカム状断面を持つ整流板で
   ある請求項１に記載の熱可塑性合成樹脂薄膜の高速製造
   方法。