JPH0847973A - インフレーション二軸延伸樹脂フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高延伸倍率の二軸延伸樹脂フィルムを水冷式
インフレーション成形方法で得る。 【構成】 水冷された未膨脹・未延伸のバブルを再加熱
し、風冷リングと整流筒群を用いバブルを安定に起立さ
せると共に、バブル内に吹き込まれた圧空によるバブル
の膨脹に加えて更なるベンチュリ作用による延伸力を加
え、横方向６〜２２倍、縦方向４〜２０倍の高い延伸倍
率の二軸延伸フィルムを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高いブロー比を有する
熱可塑性樹脂製インフレーション二軸延伸フィルムを製
造する方法に関する。この延伸フィルムは、包装フィル
ム、袋形成材料、熱収縮性フィルムとして有用である。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂フィルムのインフレーショ
ン二軸延伸フィルム成形法として特公昭５３−５３４０
号公報は、環状成形ダイより熱可塑性樹脂のバブルを延
伸適正温度より高い温度で大気圧下に押し出し、該バブ
ルに環状成形ダイより吐出される溶融熱可塑性樹脂の吐
出速度とバブルの進行速度の比が０．８〜１．５である
ように実質的に環状成形ダイの口径とほぼ同じ径を有す
る円筒部（バブル）を形成し、該円筒部の外周を円筒体
（バブル）の膨脹延伸温度以上膨脹延伸温度＋１００℃
以内になるように気体で冷却し、円筒部形成の後ブロー
比が３．０〜１０．０の範囲で円筒部内部へ導入される
加圧媒体によって円筒部をヨコ方向に膨脹せしめ、必要
により膨脹終了位置で冷却し、これをニップロールで引
取ることを特徴とする二軸延伸フィルムの製造方法が開
示されている。

【０００３】しかし、この公報においては、ブロー比が
高々５．０までの延伸フィルムしか示されていないよう
に、ブロー比が７を越える高いブロー比では、バブルの
ローリングが生じ易く、バブルの安定性に欠ける。ま
た、バブルを急冷却していないので、得られるフィルム
の透明性が欠る。また、二軸延伸インフレーションフィ
ルムの製法として、特公昭６１−３４３７２号公報は、
溶融状態にある熱可塑性樹脂よりなるチューブ状未延伸
フィルム（バブル）を、水冷されているアウトサイドマ
ンドレルに接触させて冷却・固化・成形し、該未延伸フ
ィルムを該アウトサイドマンドレルと該未延伸フィルム
の内部にある内部保持体に設けられている円板皿形保持
体の外周辺部との間に挟むことによって延伸張力を保持
しつつ、加熱ヒーターにて未延伸フィルムを延伸温度に
加熱し、同時に未延伸フィルム内部から加圧気体を吹込
み膨脹させ、ピンチロールで引取ることにより、縦及び
横に延伸することを特徴とするチューブ状二軸延伸フィ
ルムの製造方法を提案する。しかし、この方法ではその
実施例から見受けられるようにブロー比も高々３倍と低
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、水冷方式の
二軸延伸方法においてより高ブロー比（６〜２２倍）の
二軸延伸インフレーションフィルムを製造する方法を提
供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、環状成形ダイ
より溶融押出された熱可塑性樹脂製バブルを、このバブ
ルの外周に設置された冷水器内を通過させることにより
熱可塑性樹脂の融点より低い温度まで冷却した未膨脹・
未延伸のバブルを、ニップロールで二つ折りした後、ガ
イドロールにより加熱器に導いて圧空による膨脹が可能
で、かつ、熱可塑性樹脂の融点より低い延伸可能な温度
に加熱し、この加熱されたバブル内に圧空を吹き込んで
バブルを膨脹させると共に、この膨脹されたバブルをバ
ブルの外周に設けられた風冷リングおよびこの風冷リン
グの下流側に設けられた下記構造の冷却装置内に導いて
バブルの冷却と更により大きな径のバブルに膨脹させて
横方向への延伸を行なうと共に、この膨脹されたバブル
の引き取りを周速差の異なる低速ロールと高速ロールを
用いることで縦方向にも延伸を施こしてインフレーショ
ン二軸延伸樹脂フィルムを製造する方法を提供する。

【０００６】冷却装置の構造：直径の異なる環状整流筒
を前記バブルと同心上に複数個半径方向に間隔を置いて
配置し、隣接する整流筒間に下流側開口の環状エアチャ
ンバが形成され、これら整流筒のうち最外側の整流筒壁
には、風冷リング寄りに複数の外気取入口が放射状に穿
設してあり、残りの整流筒上端と前記風冷リング上面間
には、前記エアチャンバ同士を連通する外気吸排口が各
々穿設してあり、これら数個の整流筒の高さは、外側に
位置するものほど高くなり、これらの下流側端を結ぶ形
状は外側へ広がるテーパ状のバブル案内面を形成してい
る冷却装置。

【０００７】

【作用】圧空によるバブルの膨脹延伸と共に、整流筒に
よるベンチュリ作用による延伸が加わり、より高いブロ
ー比の二軸延伸樹脂フィルムが得られる。

【０００８】

【発明の具体的な説明】フィルム素材 熱可塑性樹脂フィルムの素材としては、酢酸ビニル含量
が５〜２５重量％、ＭＦＲが０．３〜１０ｇ／１０分の
エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン７５〜９９重
量％と炭素数が３〜８のα−オレフィン（プロピレン、
ブテン−１、ヘキセン−１、４−メチルペンテン−１、
オクテン−１等）２５〜１重量％との共重合体である線
状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、低密度ポ
リエチレン、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン
・アクリル酸メチル共重合体、エチレン・メタクリル酸
共重合体、プロピレンホモ重合体、プロピレン６０〜９
９．５重量％と、エチレンまたは炭素数が４〜８のα−
オレフィン４０〜０．５重量％との共重合体、ポリ（４
−メチルペンテン−１）、ポリブテン等のオレフィン系
樹脂、及び、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリア
ミド、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、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂が使用さ
れ、これらは単独または２種以上混合して用いられる。

【０００９】これら熱可塑性樹脂に水添石油樹脂、水添
スチレン・ブタジエン・スチレン共重合体エラストマ
ー、エチレン・プロピレン共重合体エラストマー、エチ
レン−ブテン−１共重合体エラストマー、１，２−ポリ
ブタジエン、エチレン・プロピレン・エチリデンノルボ
ルネン共重合体エラストマー等の衝撃改良剤をフィルム
の透明性を阻害しない程度（０．５〜２０重量％）に加
えても良い。更に、フィルムの滑り性を改善する滑剤や
粘着付与剤、フィルムの透明性を改良する核剤、酸化防
止剤、難燃剤、ＵＶ剤を０．１〜２重量％の割合で配合
しても良い。

【００１０】上記滑剤としては、炭素数が１〜１２、好
ましくは１〜６の脂肪族アルコールと、炭素数が１０〜
２２、好ましくは１２〜１８の脂肪族との化合物である
脂肪族アルコール系脂肪酸エステル、具体的には、モノ
グリセリンオレエート、ポリグリセリノレート、グリセ
リントリリシノレート、グリセリンアセチルリシノレー
ト、メチルアセチルリシノレート、エチルアセチルリシ
ノレート、ブチルアセチルリシノレート、プロピレング
リコールオレエート、プロピレングリコールラウレー
ト、ペンタエリスリトールオレエート、ポリエチレング
リコールオレエート、ポリプロピレングリコールオレエ
ート、ポリオキシエチレングリセリン、ポリオキシプロ
ピレングリセリン、ソルビタンオレエート、ソルビタン
ラウレート、ポリエチレングリコールソルビタンオレエ
ート、ポリエチレングリコールソルビタンラウレート
等、ならびに、ポリアルキレンエーテルポリオール、具
体的には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレング
リコール等、糖脂肪酸エステル、エポキシ化大豆油、ポ
リオキシエチレンアルキルアミン脂肪酸エステル、ポリ
オキシエチレンアルキルフェニルエーテル、マレイン酸
アマイド、ステアリン酸アマイド、エルシン酸アマイド
等の炭素数１２〜２２の高級脂肪酸アマイド、エチレン
ビスステアリン酸アマイド、エチレンビスオレイン酸ア
マイド、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワック
ス、流動パラフィン等が利用できる。

【００１１】また、核剤としては、タルク、シリカ等の
無機物質、粘着剤としては、ヒマシ油誘導体、ポリブテ
ンの低分子物、ソルビタン高級脂肪酸エステル、テルペ
ン系樹脂、石油樹脂等が利用できる。また、樹脂フィル
ムは、単層構造でも積層構造でも良く、目的によって適
宜選択することができる。

【００１２】例えば、積層構造の例としてヒートシール
性を改良する目的のため、ヒートシール側の樹脂と少な
くとももう一方の側の樹脂の融点差を１０℃以上とすれ
ば、ヒートシール温度範囲が拡大でき、使用しやすくな
る。また、ブロー比が６〜２２と高いバブルの成形も単
層品よりはより安定して生産できる利点がある。

【００１３】樹脂の融点 熱可塑性樹脂の融点は、示差熱走査計を用いて結晶性熱
可塑性樹脂粉末５〜８ｍｇを昇温速度１０℃／分で溶融
温度以上まで上げ、ついで同速度で降温させて得られる
示差熱走査曲線（ＤＳＣ曲線）のピークの高温側の麓の
裾の温度（融解終了温度）をいう。非晶性樹脂において
は、通常、軟化温度と言われ、明確なピークが現れない
ので、ＪＩＳ Ｋ−７１９８−１９９１に従い、温度と
動的貯蔵弾性率Ｅ′の相関を示した非晶性樹脂の動的粘
弾性温度依存曲線を描き、この動的粘弾性温度依存曲線
の微分値の絶対値が最大の値を示す温度を融点とみな
す。

【００１４】フィルム成形に用いる装置 本発明のインフレーション樹脂フィルムの製造に用いる
装置１としては、例えば図１に示すように、押出機２、
この先端部に連結された環状成形ダイ３、この環状成形
ダイから溶融押出されたバブルａを水冷する冷水器４、
バブル内に圧空を吹き込む空気導入管５、バブルを二つ
折りするニップロール６，６、バブルを導く案内ロール
７，７，８，９，１０、加熱器１５、風冷リング１６、
整流筒１７，１７，１７…を多数備えた冷却装置は、膨
脹されたバブルｂを二つ折りするためにガイドする案内
板２３，２３、膨脹されたバブルｂを二つ折りし、か
つ、ニップロール１１，１１よりもより高速で回転する
ニップロール１２，１２およびガイドロール１３，１４
よりなる。

【００１５】冷却装置１８は、直径の異なる環状整流筒
１７，１７…を前記バブルと同心上に複数個半径方向に
間隔を置いて配置し、隣接する整流筒間に下流側開口の
環状エアチャンバ１９，１９…が形成され、これら整流
筒のうち最外側の整流筒壁には、風冷リング１６寄りに
複数の外気取入口２０が放射状に穿設してあり、残りの
整流筒上端と前記風冷リング上面間には、前記エアチャ
ンバ１９，１９…同士を連通する外気吸排口２１，２１
…が各々穿設してあり、これら数個の整流筒の高さは、
外側に位置するものほど高くなり、これらの下流側端２
２，２２…を結ぶ形状は外側へ拡がるテーパ状のバブル
案内面２３，２３を形成している。２４は空気供給用溝
付ロール、２５は空気供給管である。

【００１６】延伸樹脂フィルムの製造方法 押出機２により溶融、混練された熱可塑性樹脂は環状成
形ダイ３より筒（バブル）状に押し出され、この溶融状
態のバブルａは冷水器４に導入されて５〜３０℃まで急
冷される。この急冷された未膨脹・未延伸のバブルａを
ニップロール６，６で二つ折りした後、加熱器１５に導
き、ここで延伸に適した温度にまで加熱される。延伸に
適した温度とは樹脂の融点より３〜１５０℃、好ましく
は３〜７０℃低い温度で、例えばプロピレン単独重合体
（融点１６４〜１７８℃）では、約１２０〜１６３℃、
高密度ポリエチレン（融点１２９〜１３４℃）では１１
８〜１２６℃、ポリエチレンテレフタレートやポリカー
ボネートでは約１１５〜１４０℃、綿状低密度ポリエチ
レン（融点１１８〜１２４℃）では約９５〜１１０℃で
ある。

【００１７】加熱されたバブル内には、空気供給用溝付
きロール２４を介して３０〜２０００ｍｍ水柱、好まし
くは５０〜１０００ｍｍ水柱の圧空を吹き込み、バブル
を膨脹させる。このバブルの外側からは、風冷リング１
６より風量０．０１〜５０ｍ ³ ／分の空気が供給され、
バブルが冷却され、バブルの起立を安定化する。膨脹し
つつあるバブルｂは、バブル内に吹き込まれる空気によ
り横方向に膨脹（延伸）されると共に、冷却装置１８の
整流筒群１７，１７…のテーパー状の下流側端２２，２
２…に沿って案内される。

【００１８】この冷却装置１８は、複数の整流筒１７，
１７…を前記樹脂バブルｂと同心上に間隔を置いて配置
してあり、隣接する整流筒１７，１７…間に下流側開口
の環状エアチャンバ１９，１９…が形成され、最外側の
整流筒周壁に複数の外気取入口２０，２０…が放射状に
穿設してあり、残りの整流筒上流端２１，２１と風冷リ
ング１６の下流側面間に、前記エアチャンバ２０，２０
同士を連通する外気吸排口２１，２１…が各々穿設され
ているため、吹出口から樹脂バブルｂに向けて吹き出さ
れた空気流が、バブルｂと前記整流筒下流端間を流れる
際に生じるベンチュリ作用で、バブルｂと前記各環状整
流筒下流端間が減圧状態となり、バブルｂを整流筒側に
吸引すると共に、エアチャンバ２０，２０…内の空気の
一部は外部へ移動し、バブルｂの外周面に沿って流れ、
バブルを有効に冷却すると共に複数のエアチャンバ内の
動圧でバブルをその外周面から安定良く支持する。

【００１９】また、ベンチュリ作用でバブルに延伸力が
かかり、より高いブロー比の配向フィルムを得ることが
できる。更に、前記外気吸排口２０，２０…を通して隣
接する前記エアチャンバ間を外気はその圧力に応じて流
れ、常にバブルｂの膨脹、延伸に適した圧力に各エアチ
ャンバ内の圧力は維持される。

【００２０】この風冷リング１６とテーパ状のバブル案
内面が一定な整流筒群を備える冷却装置１８を使用する
本発明の方法において、延伸倍率の大きいフィルムを得
ようとすればするほど冷却風の吹出口を増し、必要によ
り、整流筒数を増して前記バブルを支持するエアチャン
バの数も増大させることにより延伸倍率に関係なく、安
定良くバブルを支持しつつインフレーション二軸延伸フ
ィルムの製造を行うことができる。

【００２１】膨脹が完了したバブルｂは、案内板２３，
２３に沿って導かれ、ニップロール１２，１２により二
つ折りされ、高速回転ロール１３、ガイドロール１４に
導かれ、インフレーション二軸延伸樹脂フィルムｃが製
造される。バブルの縦方向の延伸倍率は、環状成形ダイ
３のリップ幅と、熱可塑性樹脂の吐出量、ニップロール
（低速ロール）１１，１１の周速度、高速ニップロール
１２，１２の周速度の調整により４〜２０倍の縦延伸倍
率となる。

【００２２】低速ロールと高速ロールの周速度の比は４
〜２０倍、好ましくは６〜１０倍である。従って、本発
明の二軸延伸フィルムは、横方向が６〜２２倍、好まし
くは６〜１２倍、縦方向が４〜２０倍、好ましくは６〜
１０倍に延伸されたフィルムである。

【００２３】

【実施例】

実施例１ ＭＦＲ２．０ｇ／１０分、密度０．９２０ｇ／ｃｍ³ 、
融点１２１℃の線状低密度ポリエチレンを、図１に示す
成形装置１を用いて延伸フィルムの製造を行った。

【００２４】即ち、口径が１００ｍｍ、Ｌ／Ｄが２５の
押出機を用いて１７０℃に溶融、混練後、環状成形ダイ
（リップ径９０ｍｍ、リップ幅１．５ｍｍ）に導き、環
状成形ダイから溶融したバブルを押し出した。このバブ
ルを２０℃の冷水器の内筒に接触させ、直径９０ｍｍ、
厚さ５８０μｍのバブルを得た。ついでこれを二つ折り
し、引取速度５ｍ／分のピンチロール１１，１１を経て
加熱機に導き、１００℃に加熱し、風冷リング、冷却装
置に導いた。

【００２５】バブル内には、空気供給溝付ロール２４を
介して２００ｍｍ水柱の圧空を吹き込み、バブルを膨脹
させた。所望径にバブルを膨脹させた後、ニップロール
１２，１２を閉じ、バブルＣをガイドロール１３，１４
に導いた。風冷リング１６の吹出口１６ａからは、３０
℃、風量４０ｍ³ ／分の空気が風速２６ｍ／秒の割合で
吹き出された。また、冷却装置１８は、次の寸法の整流
筒群の組み合せよりなるものである。

【００２６】

【表１】

【００２７】高速ロール１２，１２の引取速度を４０ｍ
／分としてバブルを引き取り、横方向に８倍（ブロー比
８）、縦方向に８倍延伸された厚み９μｍの二軸延伸フ
ィルムを得た。このものの引張強度は、縦方向５９０ｋ
ｇ／ｃｍ² 、横方向６１０ｋｇ／ｃｍ ² 、霞み度は５．
１％であった。

【００２８】比較例１ 実施例１において、図１に示す成形装置１から整流筒群
よりなる冷却装置１８を取り外してブロー比８の延伸フ
ィルムを製造しようとしたところ、膨脹工程におけるバ
ブルの起立が不安定で二軸延伸フィルムを得ることがで
きなかった。

【００２９】

【発明の効果】風冷リングと整流筒を併用することによ
り、より高いブロー比の二軸延伸フィルムをインフレー
ション成形法により製造できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するに用いる成形装置の平面図で
ある。

【符号の説明】

１ インフレーション二軸延伸フィルム成形機 ２ 押出機 ３ 環状成形ダイ ４ 冷水器 １１，１１ 低速ロール １２，１２ 高速ロール １６ 風冷リング １８ 冷却装置 ｃ 二軸延伸フィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 則之 三重県四日市市東邦町１番地 三菱油化株 式会社四日市総合研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状成形ダイより溶融押出された熱可塑
   性樹脂製バブルを、このバブルの外周に設置された冷水
   器内を通過させることにより熱可塑性樹脂の融点より低
   い温度まで冷却した未膨脹・未延伸のバブルを、ニップ
   ロールで二つ折りした後、ガイドロールにより加熱器に
   導いて圧空による膨脹が可能で、かつ、熱可塑性樹脂の
   融点より低い延伸可能な温度に加熱し、この加熱された
   バブル内に圧空を吹き込んでバブルを膨脹させると共
   に、この膨脹されたバブルをバブルの外周に設けられた
   風冷リングおよびこの風冷リングの下流側に設けられた
   下記構造の冷却装置内に導いてバブルの冷却と更により
   大きな径のバブルに膨脹させて横方向への延伸を行なう
   と共に、この膨脹されたバブルの引き取りを周速の異な
   る低速ロールと高速ロールを用いることで縦方向にも延
   伸を施こしてインフレーション二軸延伸樹脂フィルムを
   得ることを特徴とする二軸延伸フィルムの製造方法。 冷却装置の構造：直径の異なる環状整流筒を前記バブル
   と同心上に複数個半径方向に間隔を置いて配置し、隣接
   する整流筒間に下流側開口の環状エアチャンバが形成さ
   れ、これら整流筒のうち最外側の整流筒壁には、風冷リ
   ング寄りに複数の外気取入口が放射状に穿設してあり、
   残りの整流筒上端と前記風冷リング上面間には、前記エ
   アチャンバ同士を連通する外気吸排口が各々穿設してあ
   り、これら数個の整流筒の高さは、外側に位置するもの
   ほど高くなり、これらの下流側端を結ぶ形状は外側へ広
   がるテーパ状のバブル案内面を形成している冷却装置。