JPH0749215B2 - 熱可塑性樹脂シート又はフィルムの製造方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱可塑性樹脂シート又はフィルムの製造方法及
びその装置に関し、詳しくは、流体による熱可塑性樹脂
の冷却方法を改良し、高速成形においても透明性ムラ
（ヘイズ縞）を生ずるおそれのない熱可塑性樹脂シート
又はフィルムの製造方法及びその装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

従来より、Ｔ−ダイ法やインフレーション法などによ
り、熱可塑性樹脂シート又はフィルムを製造する場合、
押出機のダイから押出された溶融状態の膜状物を冷却す
る方法としては、空気を吹付ける強制空冷法，冷却
したロールを通して冷却するチルロール法，水などの
液体と接触させる水冷法などが知られてる。

このうち空冷法の場合は、熱可塑性樹脂の冷却効果が
不充分であり、冷却速度が小さいため、溶融樹脂の結晶
化が起り易く、透明性に優れたシートやフィルムを得る
ことが難しい。

また、チルロール法の場合には高速成形時、ロールと
溶融樹脂膜の間に空気を巻き込んだり、ロールと溶融樹
脂膜の密着性が悪いために厚みムラやシワが発生した
り、さらには厚物シート等にあっては溶融樹脂膜の表面
と裏面の冷却差によるカールが発生したり、不充分な急
冷により透明性や表面光沢が低下するなどの欠点があ
る。

これに対して、水冷法は、効率よくシート等を冷却で
きるという利点があるものの、溶融樹脂膜が水と接触す
ると、その部分の水が蒸発沸騰するため、局部的に水面
の波立ちや揺れなどが生じて、冷却の不均一や冷却不足
となる。その結果、熱可塑性樹脂シート又はフィルムに
ヘイズ斑が発生したり、厚みムラや透明性，表面光沢の
低下などが生じるという欠点がある。

そこで水冷法に起因するこのような欠点を改良するた
め、本出願人は溶融樹脂膜を冷却水の流れるスリットに
導入する方法を種々提案している。

例えば、特公昭62−41457号公報では、冷却水の流れる
スリットと、水槽に設けられた半没挟圧ロールを併用し
てシート又はフィルムを冷却する方法を開示している。

また、特開昭62−42822号公報では、スリット入口での
水位を7mm以下に保持しながら、冷却水をスリットに流
入させる方法を開示している。

これらの方法によれば、厚みムラ，シワ，カールなどが
なく、しかも透明性に優れたシート又はフィルムを製造
することが可能である。

ところで近時、より一層生産性の向上が要求されてお
り、従来の10〜15m/min.という成形速度から、最近は30
m/min.程度という、より高速での成形速度で、透明性に
優れたシート又はフィルムを製造することが要望されて
いる。

上記技術は、20m/min.程度までの成形速度においては、
透明性に優れたシート又はフィルムを製造しうるもの
の、20m/min.を超える高速成形の場合には、透明性が悪
化してしまうおそれがある。

そこで高速成形に対応して、スリットに流す冷却水量を
増やすために、スリットのギャップ（間隔）を広げる
と、透明性自体は良好であるものの、シート又はフィル
ムに透明性のムラ、すなわちヘイズ縞（シート又はフィ
ルムのMD方向の透明性の悪いライン）が生じるという欠
点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、このような問題を解決するため鋭意研究
を進めた。

その結果、スリット式冷却装置を用いたシート又はフィ
ルムの製造方法の場合、高速成形時に冷却水量を増加さ
せるために、スリットギャップを広くすると、スリット
内に空気が混入し易く、このことがシートの透明性を低
下させる大きな原因であり、この空気の混入を防ぐには
スリットの出口を入口よりも狭くすることが極めて有効
であることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成
するに至った。

すなわち本発明は、Ｔ−ダイから溶融状態で押出された
膜状の熱可塑性樹脂を、冷却液の流下する相対するスリ
ット壁を有するスリットに導入して急冷するに際し、前
記スリットとして、各スリット壁の鉛直線に対する傾斜
角を０度を超えて30度以下とし、スリット間隔を冷却液
の流下方向に向かって狭めたスリットを用いることを特
徴とする熱可塑性樹脂シート又はフィルムの製造方法を
提供するものである。

さらに本発明は、このような製造方法を実施するのに好
適な装置として、Ｔ−ダイから溶融状態で押出された膜
状の熱可塑性樹脂を、冷却液の流下する相対するスリッ
ト壁を有するスリットに導入して急冷する装置におい
て、前記スリットとして各スリット壁の鉛直線に対する
傾斜角が０度を越えて30度以下であり、スリット間隔が
冷却液の流下方向に向かって狭められたスリットを用い
ることを特徴とする熱可塑性シート又はフィルムの製造
装置を提供するものである。

以下、本発明の方法を、第１図に示す本発明の装置によ
って説明する。第１図は、本発明の方法を実施するのに
好適な装置の一態様を示す説明図であり、第２図は第１
図に示す装置のスリット部を示す一部拡大断面図であ
る。なお、第３図は従来の装置のスリット部を示す一部
拡大断面図である。

まず、Ｔ−ダイ１から膜状の熱可塑性樹脂２を溶融状態
で押出す。Ｔ−ダイ１には必要により、リップヒーター
を用いてもよい。

ここで、シートやフィルムの原料として用いる熱可塑性
樹脂としては特に制限はないが、例えばポリエチレン，
ポリプロピレンなどのポリオレフィンをはじめ、ポリス
チレン；ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート，
ポリブチレンテレフタレートなど）；ポリアミド（ナイ
ロン−6,ナイロン−6,6など）；ポリ塩化ビニル等が挙
げられる。

本発明は、特にポリプロピレン，プロピレンと他のα−
オレフィンとのランダム共重合体，高密度ポリエチレ
ン，低密度ポリエチレン，直鎖状低密度ポリエチレン等
のポリオレフィンやポリエステル，ポリアミドなどの結
晶性樹脂を用いた場合に有効である。

さらに、本発明においては必要に応じて、上記熱可塑性
樹脂に、シリカ，タルク，ジベンジリデンソルビートな
どの造刻剤を添加したものを用いてもよい。

本発明においては、上記の如き熱可塑性樹脂を溶融状態
でＴ−ダイ１から押出すが、このようにして押出された
シートやフィルムは単層のものばかりでなく、多層シー
トやフィルムであってもよい。

次に、このようにして押出された膜状の熱可塑性樹脂２
を、冷却液の流下する相対するスリット壁を有するスリ
ット３に導入して急冷する。

本発明は、このスリット３に特色を有するものである。
このスリット３の一態様の一部拡大断面図が第２図に示
されている。

すなわち本発明においては、各スリット壁の鉛直線に対
する傾斜角が０度を越えて30度以下であり、スリット間
隔が冷却液の流下方向に向かって狭められたスリットを
用いる。

換言すれば、各スリット壁の鉛直線に対する傾斜角をθ
とすると、スリット３の傾斜角θは０゜＜θ≦30゜であ
る必要があり、好ましくは１゜≦θ≦20゜である。ここ
でθが30゜を超えると、スリット３内の冷却液の流れが
遅くなり、溶融したシートがスリット滞留水（静止水）
に着水するため、冷却効果が悪くなるとともに、沸騰斑
が発生することとなり好ましくない。一方、θが０゜で
あると、従来見られた如く、冷却液はスリット中を自然
落下するので、スリットの下部では流速が早くなり、見
かけ体積が減少するため、スリット出口より空気がスリ
ットに入る。従って、シートの冷却が不均一，不十分と
なりヘイズ斑が発生したり、透明性が低下することにな
る。

また、スリット３の間隔（ギャップ）は、水量，シート
幅，シート厚，シート速度にもよるが、スリット入口で
１〜20mm、好ましくは３〜10mmである。一方、スリット
出口では少なくともシート厚以上であって、かつ0.5mm
以上、好ましくは1mm以上であって、しかもスリット入
口におけるスリット３の間隔よりは狭められていること
が必要である。

ここで、スリット入口が広すぎると、シートと水との間
に空気を巻き込み、ヘイズ斑が発生するし、一方、スリ
ット入口が狭すぎると、水位が上昇し、冷却効果が低下
したり、沸騰斑が発生する。

なお、スリット３は通常、厚みが１〜10mm、長さが30〜
70mm程度の壁状のものであり、左右に１対、相対して設
けられている。さらに、スリット３とダイとの距離（エ
アーギャップ）は通常、30〜250mm程度である。

さらに、スリット３の素材は特に限定されず、金属，プ
ラスチック，木材，布など、いずれを用いてもよい。

また、冷却液としては、水のみであってもよいが、水に
有機もしくは無機の増粘剤を添加した水溶液を用いるこ
ともできる。

冷却液の温度については特に制限はないが、２〜30℃の
範囲が好ましく、必要に応じて適当な界面活性剤を添加
して膜状の熱可塑性樹脂とのぬれを良くしたり、冷却液
の氷結点降下剤を添加して、低温冷却を行なうこともで
きる。特に、厚みが0.2mm以上のシートの製造において
は、液温が20℃以下、特に好ましくは10℃以下にするこ
とがヘイズ斑の発生防止に効果的である。

上記スリット３は、Ｔ−ダイの下方に位置する水槽４
（多段スリットの場合は上部水槽）と接続して形成され
ている。水槽４にあっては、膜状の熱可塑性樹脂導入部
の水が層流状態で流動することが必要であり、このため
水位を可及的に低くすべきであって、一般的にはスリッ
ト入口部の水位は7mm以下とすることが好ましい。ここ
で水位が7mmを超えて、例えば10mmとなると、冷却水が
層流状態で流動しないため、得られたシートに沸騰斑，
ヘイズ斑，カール斑が発生し、総ヘイズも大きくなり，
好ましくない。該水槽４からは冷却水が流れているた
め、膜状の熱可塑性樹脂は、スリット３を通過する際
に、冷却水により冷却される。すなわち、膜状の熱可塑
性樹脂の両面を冷却水が平行に流れ、効率的に冷却され
る。

さらに、水槽４と接続しているスリット３は、第１図に
示す如く１段であってもよいが、必要により２段以上の
多段スリットにすることにより、一層生産性良く、優れ
た製品を製造することができる。

なお、２段目以降のスリットは、第１段目のスリットと
同様のものとすることができるが、必ずしもスリット間
隔が冷却液の流下方向に向かって狭められたスリットを
用いる必要はなく、第１段目のスリットのみにおいて、
スリット間隔が冷却液の流下方向に向かって狭められた
スリットを用いればよい。ここで２段以上の多段スリッ
トを用いる場合には、第１段目のスリットについては、
出来る限り水位を低く設定する必要があるが、第２段目
以後のスリットについては、水位に格別の配慮をする必
要はない。

なお、冷却水を層流状態で流動させるために、水槽４内
に多孔性の整流体８を設けてもよい。整流体８は、多孔
性材料にて形成され、金網（例えば10〜200メッシュ程
度のもの）や、これを折り重ねたものなどの網状素材；
合成繊維，天然繊維，金属繊維などの不織布状素材；連
続気泡を有する樹脂発泡体，焼結材料などが使用でき、
これらの中では金網や不織布が好適な素材である。多孔
性の整流体８は、適当な厚みを有する素材をそのまま用
いたり、複数枚の素材を積層したり、さらには枠体に張
設することなどによって形成することができる。この多
孔性の整流体８を水槽４内の流体流路に設けることによ
って、膜状の熱可塑性樹脂に対して垂直な波立ちのな
い、均一な水流が得られる。また、この多孔性の整流体
８を多重に設けることによって、流量を多くするなど、
一層優れた効果を奏することができる。

次いで、このようにして冷却された膜状の熱可塑性樹脂
は、下部水槽５に送られる。下部水槽５には、図示した
ように、挟圧ロール６が設けられており、この挟圧ロー
ル６は、膜状の熱可塑性樹脂を常にスリット中央部に位
置させるため及び駆動することによって膜状の熱可塑性
樹脂の走行速度を一定とし、シート又はフィルムの肉厚
精度を確保するために用いられる。この挟圧ロール６は
必要に応じて、ロールの下方部分が水中に没している半
没挟圧ロールとしてもよい。なお、挟圧ロール６として
は、金属ロールばかりでなく、シリコンゴムなどのゴム
ロール或いはこれらの組み合わせからなるものであって
もよい。

次に、挟圧ロール６を通過した膜状の熱可塑性樹脂は、
下部水槽５内で冷却水により冷却された後、引取ロール
７により引き取られるが、これに限られず、冷却された
膜状の熱可塑性樹脂を、下部水槽５内を通過させること
なく、引き取ってもよい。

このように引取ローラ７を通過したものを、巻取りロー
ル（図示せず）等を用いて巻取ることにより、目的とす
る熱可塑性樹脂シート又はフィルムを得ることができ
る。

なお、本発明においては、シート又はフィルムの巻取り
前の段階で熱処理を行なうことにより、さらに透明性が
向上し、波打ち、カールのないシートが得られる。この
場合の加熱温度は、通常、80〜130℃、好ましくは120〜
130℃である。また、図中、符号９は溢流板、10は冷却
器、11はポンプである。

〔実施例〕 次に本発明を実施例により詳しく説明する。

実施例１〜4,比較例１および参考例１ 第１図に示す装置（スリット部は第２図に示す断面形状
を有しており、水槽４内の流体流路には溶融樹脂膜と平
行に、60メッシュの金網を２重に折り畳んで作成した多
孔性の整流板８を20mm間隔で３組設置した。）を用いて
ポリプロピレンシートを製造した。

すなわち、原料としてポリプロピレン（商品名：出光ポ
リプロ Ｆ−205S,MI＝2.0g/10分，出光石油化学（株）
製）を用い、樹脂温度240℃にて、Ｔダイ押出装置１を
用いて押出し、押出された溶融樹脂膜２を、４℃の水が
流下するスリット３（スリット幅3mm,スリット長さ40m
m,スリット入口部の水位6mm）に導入し、次いで下部水
槽に設けられた水没式の挟圧ロール６に通した後、引き
取ることにより、巾500mm,厚み0.3mmのポリプロピレン
シートを得た。

シート製造時におけるシートの進入速度，各スリット壁
の鉛直線に対する傾斜角θ，スリットギャップ，水量、
並びに得られたシートの総ヘイズ及びシートの外観（ヘ
イズ縞の有無）の評価結果を第１表に示す。

〔発明の効果〕 本発明によれば、スリットを用いて水冷方法或いは装置
において、スリットの出口を入口よりも狭くしているた
め、スリット内に空気が混入しにくく、このため結晶性
の樹脂を原料として、高速にてシートやフィルムを製造
する場合でも、ヘイズ縞がなく、均質で、しかも未配向
であって、透明性，表面光沢性に優れたシート等を得る
ことができる。

しかも、得られるシート等は、厚みムラ，シワなどがな
く，均一性に優れている。

また、冷却に際して冷却用流体の使用量を増大できるの
で、熱可塑性樹脂の冷却効果が良好である。そのため、
高速でシート等を成形することが可能である。

叙上の如く、本発明により得られるシートやフィルム
は、高速成形時においてもヘイズ縞が発生せず、透明性
や表面光沢等が良好であるため、食品，医療品などの包
装用シート又はフィルムとして好適である。また、圧空
成形，ロール圧延成形などの固相成形用の原反などにも
用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するのに好適な装置の一
態様を示す説明図であり、第２図は第１図に示す装置の
スリット部を示す一部拡大断面図である。また、第３図
は従来の装置のスリット部を示す一部拡大断面図であ
る。 θ……各スリット壁の鉛直線に対する傾斜角 １……ダイ,2……膜状の熱可塑性樹脂， ３……スリット,4……水槽， ５……下部水槽,6……挟圧ロール， ７……引取りロール,8……多孔性の整流体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｔ−ダイから溶融状態で押出された膜状の
   熱可塑性樹脂を、冷却液の流下する相対するスリット壁
   を有するスリットに導入して急冷するに際し、前記スリ
   ットとして、各スリット壁の鉛直線に対する傾斜角を０
   度を超えて30度以下とし、スリット間隔を冷却液の流下
   方向に向かって狭めたスリットを用いることを特徴とす
   る熱可塑性樹脂シート又はフィルムの製造方法。
2. 【請求項２】Ｔ−ダイから溶融状態で押出された膜状の
   熱可塑性樹脂を、冷却液の流下する相対するスリット壁
   を有するスリットに導入して急冷する装置において、前
   記スリットとして各スリット壁の鉛直線に対する傾斜角
   が０度を越えて30度以下であり、スリット間隔が冷却液
   の流下方向に向かって狭められたスリットを用いること
   を特徴とする熱可塑性シート又はフィルムの製造装置。