JPH0743116U - ポリプロピレンフィルム製造のカレンダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物性に優れた厚さ８０μｍ〜３００μｍのＰ
Ｐフィルムを、低コストで大量に生産できるカレンダ装
置を提供する。 【構成】 混練機により材料を充分混練し、カレンダの
第１ロールと第２ロール間でのバンク形成を経てゲル化
を行い、材料を左右均等に分配する。また４から６本の
ロールにて材料の加温圧延を行い、さらにゲル化を進行
し、各ロール間の速度比と引取ロールの引張り制御を利
用し、厚さの範囲が広く（５０μｍ〜２０００μｍ）、
熱収縮率の低いＰＰフィルムを製造する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

【０００２】

【従来の技術】

一般にポリプロピレン（ＰＰ）フィルムの製造工程において、Ｔダイ押出機あ るいは二軸延伸機により縦横に引っ張り、必要な厚さのポリプロピレン（ＰＰ） フィルム製品を製造する。しかし、機械の構造上、引張り能力には限りがある。 二軸延伸機では比較的薄い（厚さ約８０μｍ以下）で熱収縮率の比較的大きいＰ Ｐフィルムを製造できるのみであり、その製品は一般の接着テープ、食品包装、 工業製品や農業生産物の包装、印刷積層貼合加工等に用いられている。Ｔダイ押 出機は比較的厚い（厚さ約３００μｍ以上）製品の製造に用いるが、生産量が低 く、コストが比較的高い。このように上記二つの方法では厚さ８０μｍ〜３００ μｍのＰＰフィルムの製造は難しかった。

【０００３】 現在行われているＰＰフィルムの製造は、二軸延伸機装置あるいはＴダイ押出 機装置により行われている。それらの製造工程は以下の通りである。

【０００４】 （Ａ）二軸延伸機装置による方法（図１）： まず、加温していないＰＰフィルム材料の混合を行い、ホッパよりメイン押出機 （１）および両側押出機（２）にそれぞれ供給する。材料を押出機にて加温押出 によりゲル状とし、Ｔダイ（３）により濾過し、圧延して板状（厚さ１ｍｍ〜５ ｍｍ）とする。次に縦向き延伸設備（４）に供給し、冷却して３００μｍ以上の 厚さとする。フィルムを生産する場合には、さらに延伸して比較的薄いテープと し、このテープを予熱区（５）（この区の温度精度は±２℃であり、後続の延伸 によりフィルムの厚さの品質を確保する）にて加温予熱し、続けて横向き延伸設 備（６）により数百個のクリップによりフィルムを引っ張り必要な厚さに延伸す る。その後冷却設備（７）にて冷却し、最後に巻取り機（８）にて巻き取り、Ｐ Ｐフィルム製品のロールとする。

【０００５】 上記二軸延伸機装置による方法には以下のような欠点があった。 （イ）生産の全工程に要する設備が多く、工場に広い敷地を必要とする。 （ロ）工程が長く、操作人員が全工程の操作するのに労力を費やした。 （ハ）横向延伸設備は密閉式オーブンを加熱して使用するため、エネルギー源を 消耗し、また大きなスペースを必要とする。 （ニ）ＰＰフィルムはオーブン内にてクリップで引き延ばされるが、異常が発生 した場合に応急措置をとることができず、機械を止めて降温してオーブンを開け て処理するために時間や労力を費やし経済的でない。 （ホ）Ｔダイの押出し口の間隙に制限があって押出し量に限りがあり、高速生産 により厚さ８０μｍ以下の製品をつくるが、その機械構造および均一の厚さの製 品が要求されるため、実際には厚さ８０μｍ以上の製品を作ることが難しい。

【０００６】 （Ｂ）Ｔダイ押出機装置（図２） 図２は従来のＴダイ押出機装置である。（９）は主材とその他の副資材をそれぞ れ押出機に供給する供料機であり、（１０）は押出機であり、材料をヒーターで 加熱し、スクリューを回転して混練とゲル化を行う。押出機の長さには限りがあ るため各種の主材およびその他の副資材は均一に分散して融合することができず 、製品の外観や品質に影響を及ぼす。（１１）はＴダイである。これは成形の最 も重要な部分である。希望するＰＰフィルム製品の厚さによりＴダイのクリップ を調整する。しかし、ダイの幅は調整ができないため、幅の小さい製品を作ると きには材料の幅が変わらないので生産効率が低くなる。製品の幅によってダイを 交換することもできるが、ダイは高価でありまた交換には費用や時間を費やすた めＴダイ押出機による生産方式は理想的とはいえなかった。 図２の（１２）は成形ロールである。これはロールの間隙を調整し、厚さを制御 する装置である。（１３）は冷却ロールであり、希望する厚さのＰＰフィルムと して成形ロールを離れた後、この冷却ロールで冷却し定型の製品とする。（１４ ）は巻取り機である。上記機械により各種規格の製品を製造した後、巻取りを行 い、後続処理へと送り、市場へと供給する。

【０００７】 上記Ｔダイ押出機による方法には以下のような欠点があった。 （イ）厚さ０．１−１．０ｍｍのＰＰフィルムを製造する時には、生産速度が遅 く、生産力が低く、生産コストがかかるため、収益が少なかった。 （ロ）ダイによる直接成形により、後に冷却巻取りを行うため、その外観および 厚さの分布が良くない。一方カレンダによる製造では材料は押出機を経てロール で混練して主材と副資材を均等に分散し、さらにカレンダ本体の４〜６本のロー ルで圧延成形するため、製品の外観および厚さのブンプが均一である。 （ハ）ダイ成形では生産幅、速度および操作条件が制限され、調整できる範囲も 比較的狭い。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

従来の二軸延伸あるいはＴダイ押出しによる生産設備では生産が難しかった、 物性に優れた厚さ８０μｍ〜３００μｍのＰＰフィルムを、低コストで大量に生 産できるカレンダ装置を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案では混練機により材料を充分混練し、カレンダの第１ロールと第２ロー ル間でのバンク形成を経て安定したゲル化を行い、材料を左右均等に分配する。 また４から６本のロールにて材料の加温圧延を行い、最良のゲル化状態を得る。 ならびに各ロール間の速度比と引取ロールの引張り制御を利用し、厚さの範囲が 広く（５０μｍ〜２０００μｍ）、熱収縮率の低いＰＰフィルムを製造する。さ らに、引出ロールの後にエンボス装置および氷水ロール、エアナイフを設けて異 なる模様および透明度を有するＰＰフィルムを得る。

【００１０】

【作用】

本考案ではカレンダをＰＰフィルム製造に採用したことにより、生産工程中、 材料がロールに接触して圧延されるため、均一の厚さ（８０μｍ〜３００μｍ） および物性を有するＰＰフィルムを生産できる。また、生産ラインが短縮される ことがコストダウンに繋がり、またコンピュータ制御により緊急時の応急処理に 対処できる。

【００１１】

【実施例】

本考案のＰＰ＋ＰＥ（有色）フィルム製造装置は図３を参照して説明する。 （１５）は混合機であり、ＰＰ原料に添加剤およびその他副資材を加え、本機 で高速混合、低速冷却し、材料を均一に混合する。 （１６）は混練機であり、混合した材料に充填材を加えさらに充分に混練する 。 （１７）はホッパであり、均等に攪拌した材料を暫くこのホッパに入れて押出 機に連続的に材料を供給する。 （１８）は押出機であり、高温熱水（熱油あるいは電熱）により加温し、高速 で運転して材料の混練とゲル化を行い、高い分散性を得、材料が押出機に停留す る時間を減らし、安定剤の使用料を減らす。 （１９）は固定コンベヤであり、押出して棒状とした原料をこの固定コンベヤ にて以下のロールに送る。 （２０）はロールであり、ロール面の温度は高温に制御され、材料をロール上 で再度押出して混練し、安定したゲル化を促進する。 （２１）は固定コンベヤであり、ロール前方に設置したカッターにより板状に カットされた材料を帯状を以下のターンテーブルにおくる。 （２２）はターンテーブルであり、以下のカレンダに材料を均等に分配供給し 、ゲル化の安定を図る。ターンテーブルを利用することでカレンダの第１ロール あるいは第２ロール間のバンクが左右均一となる。 （２３）はカレンダである。このカレンダが製造過程中もっとも重要な部分で ある。本機は４から６本のロールで加温圧延を行い、最良のゲル化と分散性を得 、また各ロールの間隙を調整して正確な交叉、弯曲、速度比とする。また以下の 引取ロールの引張りを制御して必要な厚さの製品とする。 （２４）は引取ロールである。この引取ロールとカレンダのロールの速度比は １：１−１：４の間で適当に調整する。引取ロールの温度は６０℃−１５０度の 間で制御し、ＰＰの加工物性を確保する。ロール面はまた、金属以外の特殊処理 を施し、製品の離型を容易にする。 （２５）はエンボスロールである。ＰＰフィルム製品に浮き出し模様を付ける 場合には、エンボシング整備を配置し、製品の種類や規格に応じた温度制御を行 う。 （２６）は冷却ロールである。所要の厚さのＰＰフィルムを成形後、この冷却 ロールにより８０℃−３０℃で冷却する。 （２７）はピンホール検出器である。これはＰＰフィルムの品質確保のために ０．８ｍｍφより大きいピンホールを検出し、製品の表面品質不良率を低くする 。 （２８）はβ線厚さ検出器である。これは製品の横向きの厚さの分布を連続的 に検測し、カレンダ本体の自動補償の制御を行う。 （２９）は巻取り機である。製品の各種の規格に従い、それに応じた巻取り方 法により巻取りを行う。この後、後続の処理あるいはカッターによるカットを行 い市場へと供給する。

【００１２】 次に、本考案のＰＰ＋ＰＥ（透明）フィルム製造装置であるが、これも図３を 参照して説明する。透明フィルムの製造工程は前述の有色フィルムの製造工程と 大体同じである。ただ、透明フィルムの場合には、（２４）の引取ロールの後に 一組の氷水ロール（図３の（３０）、１０℃以下に温度制御）および一組のエア ナイフ（図３の（３１））を設け、高温で溶解しているＰＰを急速に冷却、成形 する。

【００１３】 また、図４に示されるのは、本考案のロール間の速度比および引取ロールとカ レンダのロールの速度比の相関装置である。ＰＰ材料はターンテーブル（図４の （３２））によりカレンダ本体（図４の（３３））に送られ、以下に述べる両側 の間隙調整と交叉調整、弯曲調整と預負荷等の改善を行う。その精密度はＴダイ 押出機装置よりはるかに優れている。

【００１４】 （イ）間隙調整モーターエレメント（図４の（４２）（４３）） これはカレンダ本体の各ロール間の間隙を調整する構造であり、左右両側のモー ターを駆動し、正確にロール両側の間隙を制御して製品の厚さの調整を行う。 （ロ）ロール交叉調整の油圧シリンダエレメント（図４の（４４）（４５）） これはカレンダ本体の第１ロールと第４ロールのロールの交叉を調整する。両側 の油圧シリンダの調整と第２、第５固定ロールが交叉することにより両側の厚さ の分布を均一にする。 （ハ）ロール預負荷油圧シリンダエレメント（図４の（４６）） これはカレンダ本体の第４ロールの預負荷に関わり、両側の油圧シリンダが油圧 を預負荷に与え、ロールの浮動による製品の厚さの不均一を防ぐ。 （ニ）弯曲調整油圧シリンダエレメント（図４の（４７）（４８）） これは、カレンダ本体の第５および第２ロールの弯曲調整を行う。両側の油圧シ リンダがそれぞれ圧力を調整し、ロールの弯曲および変形により厚さの分布を調 整する。

【００１５】 また、本考案の厚さ自動調整は、β線厚さ検出器（図３の（２８））を採用し 厚さを検出し、検出値と設定値を比較し、それから速度比、間隙、交叉等のエレ メントにより調整補償をする。図５は厚さ調整と速度比、ロール間隙、ロール交 叉の関連を示す。なお、材料はＰＥ／ＥＶＡポリエチレン／エチレン−酢酸ビニ ル共重合体（ＰＥ／ＥＶＡ）としてもよく、その製品の厚さは１５μｍ〜２００ ０μｍである。以下、図５を説明する。

【００１６】 （イ）厚さの実測値をβ線厚さ検出器により検出し、設定値と比較し、引取ロ ール速比、第４、第５ロール間隙および第４ロール交叉等三つの要素が調整補償 する。 （ロ）差が±１％以内のときには補償せず、±１〜３％の時はまず引取ロール の速度比エレメントにより補償し、３％を超過するときにはさらに第４、第５ロ ール間隙エレメントにより補償する。 （ハ）左右両側の厚さの差は第４ロール交叉エレメントにより補償する。 （ニ）各システムは制御器により制御され、検出器は実際の値を設定値と比較 し、差が５％を超過するときには警報を発して作業員の処理を促す。

【００１７】 さらに本考案ではロール温度制御には自動制御システムを採用している。すな わち温度検出器が実際の値を検出し、設定値と比較し、温度制御システムを利用 し、加熱および冷却系統を調整し、差が±１℃を越えると調整する。図６はロー ル温度制御の方法を示す図である。以下図６を説明する。

【００１８】 （イ）温度の実際値は温度検出器により検出し、設定温度と比較し、加熱冷却 両構成エレメントにより調整補償を行う。 （ロ）差が±１℃以内のときは、補償を行わない。温度不足が１℃以上の時は 加熱制御弁が補償し、温度超過が１℃以上の時は冷却制御弁が補償する。 （ハ）加熱時、冷却システムの冷水はストップされ、冷却時、加熱システムの 熱水はストップされる。 （ニ）温度差が制御範囲を越えると、警告を発し、作業員の処理を促す。

【００１９】

【考案の効果】

本考案のカレンダシステムによるＰＰフィルムあるいはＰＰ＋ＰＥフィルム製 造は以下の効果を有している。

【００２０】 （イ）カレンダ全製造ラインが比較的短く、二軸延伸機などに較べ広い工場用 地を必要とせず、コストを節約できる。 （ロ）製造工程が短く、かつ全製造ラインにコンピュータ制御を導入し、監視 や操作が簡単で突発異常の処理が行い易く、機械のストップによる時間損失を減 少する。 （ハ）生産工程中、ＰＰフィルムはロールに接触して圧延され、引張られるた めＰＰフィルムの厚さの分布および物性が均一である。

【００２１】 すなわち、本考案のカレンダ装置によると、ＰＰフィルムの製造コストを下げ 、品質と生産力を高めることができ、実用に適し、大量生産が行える。また、本 考案のカレンダ装置と従来のＴダイ装置によるＰＰフィルムを比較すると、Ｔダ イではカレンダの１．２倍以上の生産コストを要し、かつカレンダの１５％程度 の生産能力しか持たない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のＰＰフィルム生産用二軸延伸装置であ
る。

【図２】 従来のＰＰフィルム生産用Ｔダイ押出し装置
である。

【図３】 本考案のＰＰ＋ＰＥ（有色あるいは透明）フ
ィルムのカレンダ装置である。

【図４】 本考案のロール間の速度比および引取ロール
とカレンダのロールの速度比の相関装置である。

【図５】 本考案の厚さ調整と速度比、ロール間隙、ロ
ール交叉の関連を示す図である。

【図６】 本考案のロール温度制御の方法を示す図であ
る。

【符号の説明】

（１）メイン押出機 （２）押出機
（３）Ｔダイ （４）縦向延伸設備 （５）予熱区
（６）横向延伸設備 （７）冷却設備 （８）巻取り機 （９）ホッパ （１０）押出機
（１１）Ｔダイ （１２）成形ロール （１３）冷却ロール
（１４）巻取り機 （１５）混合機 （１６）混練機
（１７）ホッパ （１８）押出機 （１９）固定コンベヤ
（２０）ロール （２１）固定コンベヤ （２２）ターンテーブル
（２３）カレンダ本体 （２４）引取ロール （２５）エンボスロール
（２６）冷却ロール （２７）ピンホール検出器 （２８）β線厚さ
検出器 （２９）巻取り機 （３０）氷水ロー
ル （３１）エアナイフ （３２）ターンテ
ーブル （３３）カレンダ本体 （３４）引取ロー
ル （３５）エンボスロール （３６）冷却ロー
ル （３７）ピンホール検出器 （３８）β線厚さ
検出器 （３９）巻取り機 （４０）氷水ロール
（４１）エアナイフ （４２）（４３）間隙調整モーター （４４）（４５）ロール交叉調整油圧シリンダ （４６）ロール預負荷油圧シリンダ （４７）（４８）ロール弯曲調整油圧シリンダ

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【手続補正書】

【提出日】平成６年１月７日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】考案の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【考案の名称】 ポリプロピレンフィルム製造のカ
レンダ装置

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 従来のホッパ、押出機、Ｔダイ、成形ロ
   ール、冷却ロール、巻取り機からなるＰＰフィルム用Ｔ
   ダイ押出し機システムを改良したＰＰフィルム製造のカ
   レンダ装置であり、従来のＴダイ成形部分を混合機、混
   練機、固定コンベヤ、ロール、ターンテーブル、カレン
   ダ、引取ロール、エンボスロール、冷却ロール、厚さ検
   出器、ピンホール検出器、巻取り機、氷水ロール、エア
   ナイフ等から構成し、高速混合機、混練機、ホッパおよ
   び押出機を利用しゲル化した材料を固定コンベヤ、ロー
   ル、ターンテーブルを経てカレンダにて充分に、均一に
   混練し、熱水、熱油あるいは電熱式の高温の押出機によ
   りさらに充分に、均一にゲル化し、またロールの交叉、
   弯曲を調整できるカレンダの各ロールの間隙の速度比、
   および引取ロールとカレンダのロールの速度比を１：１
   〜１：４の間で調整し、ロール温度を６０℃〜１５０℃
   の間に制御し、引取ロールにより引き出した後、エンボ
   シング処理を行い、あるいは氷水ロールおよびエアナイ
   フにより高温溶解ＰＰフィルムあるいはＰＰ＋ＰＥ（ポ
   リエチレン）フィルムを急速冷却成形し、有色あるいは
   透明の厚さ５０μｍ〜２０００μｍのＰＰフィルム製品
   とするＰＰフィルム製造のカレンダ装置。
2. 【請求項２】 請求項１のカレンダのロールの各間隙の
   速度比はカレンダ本体の左右のモーター駆動により調整
   し、製品の厚さを調整することを特徴とする請求項１に
   記載のＰＰフィルム製造のカレンダ装置。
3. 【請求項３】 請求項１のロールの交叉調整は、カレン
   ダ本体第１ロールおよび第４ロールと両側の油圧シリン
   ダにより、第２と第５ロールを交叉させ、均一に補償し
   て両側の厚さの分布を均等にすることを特徴とする請求
   項１に記載の、ＰＰフィルム製造のカレンダ装置。
4. 【請求項４】 請求項１のロール弯曲調整はカレンダ本
   体両側の油圧シリンダにより第５ロールと第２ロールの
   圧力をそれぞれ調整し、ロールの弯曲変形により補償し
   両側の厚さの分布を均一にすることを特徴とする請求項
   １に記載のＰＰフィルム製造のカレンダ装置。
5. 【請求項５】 請求項１の材料はＰＥ／ＥＶＡポリエチ
   レン／エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＰＥ／ＥＶＡ）
   としてもよく、その製品の厚さは１５μｍ〜２０００μ
   ｍであることを特徴とする請求項１に記載のＰＰフィル
   ム製造のカレンダ装置。