JPS5850173B2 - ポリエステルフイルムの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリエステルフィルムの製造方法に関する。

更に詳しくは、熱可塑性ポリエステルの薄膜状溶融押出
物を回転している冷却ロール面に密着固化させてフィル
ムを製造するｌこ際し、フィルムの幅の減少を抑え、フ
ィルムと冷却ロールとの間に空気が巻込まれるのを阻止
し、フィルムを均一に冷却することにより均質なフィル
ムを製造する方法を提供しようとするものである。

従来、熱可塑性重合体を薄膜状に溶融押出し冷却ロール
面に密着固化させてフィルムを製造するに際し、冷却ロ
ールとフィルムの間に空気を抱込んでフィルムに厚み斑
を生ずるのを防ぐためｌこ、静電荷ｌこよりフィルムを
冷却ロールに密着させる方法が知られているが、該方法
ではフィルムの生産速度を増大（例えば約３０ｍ／ａｍ
以上）すると、フィルムと冷却ロールとの間への空気の
抱込みを防ぎきれないという欠点がある。

また冷却ロール面上シこキャストされたフィルム上から
もう一つのロールで、フィルムを冷却ロール面（こ密着
させる方法も提案されているが、ダイリップより押出さ
れるフィルムは両端の厚さが大きい傾向があり、製膜条
件が変ることｌこフィルムの幅方向の厚さくこ合わせて
押圧ロールを設けることは困難であり、無理にフィルム
を押しつけるとフィルム表面ｌこ傷がつき易いという欠
点がある。

また、エアナイフにより薄膜を冷却ロール面に密着させ
る方法も種々提案されている。

これらの方法では静電密着法にくらべ、空気を抱込まな
いで、より高速化することができるけれども、ポリエス
テルフィルムを製造する場合には不満足な点が多かった
。

例えば、ポリエステルを製膜する際の溶融粘度はポリプ
ロピレン等の場合よりも著しく低く、押出しダイリップ
と冷却ロールとの間隔が大きいと薄膜の巾を正確Ｅこコ
ントロールすることが困難であるのみならず、巾方向の
収縮が均一でないために薄膜の厚さが不均一となり、得
られたフィルムの平坦性が著しく損なわれる。

これを改善すべく、ダイリップと冷却ロールとを近接さ
せようとすると、溶融ポリマー薄膜がまだ流動し易い状
態にあるのにエアナイフから気流を吹付けることになり
、溶融物の空気流による振動が発生し、特にそれが薄膜
の両端部において、著しく厚さや巾の周期的な変動が起
り、製品の価値が低下するという欠点がある。

このような欠点を改善すべく、特公昭４１１９７０６号
公報には、冷却ロール上に溶融フィルムをキャストした
後フィルムの両端部に気流を吹付けて固定し、次いでフ
ィルムの巾全体に、エアナイフにより気流を吹付ける方
法が提案されている。

この方法ではフィルムの巾方向の収縮を低減できるが、
フィルムの両端部と中央部とで厚さが著しく異り、また
最初に両端部に吹付ける気流によって溶融フィルムが振
動するために、フィルムの厚さ斑は余り改良されないし
、フィルム端部の平滑性もよくない。

また実開昭５０−１１７１７３号公報には、エアナイフ
より吹出した風の一部がダイリップ側に流れてフィルム
が振動するのを防ぐために、押出ダイとエアナイフとの
間に溶融フィルムから隔離し、かつ溶融フィルムの金山
を覆うシール板を設けたエアナイフが提案されている。

しかし、この方法では、シール板の両端部を廻ってダイ
リップ側へ高速で流れる気流があり、溶融フィルムがダ
イリップと冷却ロールとの間で小刻みに振動するので、
フィルムの厚さ斑や平滑性は余り改善されない。

特公昭４９−３０６９４号公報ニは、高速ガス流による
フィルムの振動及びアスピレート効果を抑えるために、
押出されたフィルムの同が鏡面ロール周面に接触する通
常のフロストポインドより上方位置において、高速ガス
流を鏡面ロール周面に対して下向き角度で噴射せしめる
と共に噴射用ノズルの下方鏡面ロール周面付近の気圧を
大気圧より幾分高目ｌこなるようにする方法が提案され
ている。

この方法はアスピレート効果によるフィルムの鏡面ロー
ル上での浮上りを抑えフィルムの巾方向の厚さむらを少
くすることはできるが、押出ダイスから流下される溶融
フィルムがダイスと冷却ロールとの空間にある間に、こ
のフィルムを噴流により強制的に冷却ロールに押しつけ
るためにフィルムが振動し、フィルムの引取方向に周期
的な厚さむらを生ずる。

更に実公昭４４−１９９１４号公報には、エアナイフの
空気吹出口開度を調節できるようにし、吹出口を構成す
る二枚のリップのうち押出ダイに遠い側のリップがそれ
と相対するリップより突出している構造のエアナイフが
提案されている。

しかしながら、このエアナイフをポリエステルの製膜に
適用しようとすると、ポリエステルの場合には製膜時の
溶融粘度が低いために、フィルム巾の減少が起り易く、
これを防ぐためには充分固化しないうち（こ気体を吹付
けて固化を促進する必要があり、その際、押出しダイか
ら遠い側のリップがそれと相対するリップよりも突出し
ているために、成形すべきフィルムに衝突した気体噴流
が押出しダイ方向にも流れ、ダイに当ってはね返り、ダ
イとエアナイフの周辺の空気の流れを乱して、未固化状
態のフィルムが振動し、その結果、得られたフィルムの
厚さの不均一や平滑性の不良は充分改良することができ
ない。

近年、フィルム製膜設備の巾広化や高速化の傾向が強く
なり、それに伴い、このような欠点が顕著になる傾向が
あり、従って、このような欠点のない製膜方法が強く要
望されている。

本発明者はこのような欠点のない製膜方法（こついて鋭
意研究の結果、 ■ エアナイフの吹出口リップの開度ｔと吹出口を形成
する二枚のリップの突出部の長さの差△ｌとを特定の関
係に保ち、該リップの突出部の長さは押出ダイｌこ近い
側の長さを犬にし、■ エアナイフのリップの先端と、
溶融状態にある薄膜が冷却ロール面と接触を開始する点
（以下、この点をＦ点という。

）との距離りをｔと特定の関係に保ち、 ■ 気体の吹付は位置を、溶融状態にある薄膜が自然に
冷却ロールに接触を開始する位置とするならば、このよ
うな欠点が改善されることを見出し、本発明に到達した
。

即ち、本発明は、熱可塑性ポリエステルを回転している
冷却ロール面に薄膜状に溶融押出し、エアナイフから噴
射された気体により該薄膜を冷却ロール面ｆこ密着固化
させてフィルムを製造するｌこ際し、 （ａ） 押出ダイスリット先端と冷却ロール面との最
短距離を１０ｍｍ以上３０皿以下に保ち、（ｂ） 溶
融状態にある薄膜が冷却ロール面と接触を開始する点（
Ｆ点）が、前記エアナイフから気体を噴射したときと気
体を噴射しないときとで実質上変動しないように、前記
エアナイフから気体を噴射し、 （ｃ） エアナイフの気体吹出口を形成する二枚のリ
ップの突出部の長さは押出ダイＥこ近い側の長さを犬に
し、該気体吹出口の開度ｔ（単位・ｍｍ）、該気体吹出
口を形成する二枚のリップの突出部の長さの差△ｌ（単
位・朋）、Ｆ点とリップ先端との最短距離ｈ（単位・ｍ
７ＩＬ）、及び「吹出口を形成する二枚のリップのうち
冷却ロールに近接したリップの気体を噴射する側（内側
）の先端とＦ点とを結ぶ直線」と「Ｆ点を通る冷却ドラ
ムの法線」とのなす角度を該法線を基準にして押出ダイ
方向に測定した値θ（単位・度）が、次式 ｔζ△ｌく５ｔ ・・・・・・・・・（式１）２≦ｈ
≦８ｔ ・・・・・・・・・（式２）Ｏｏ＜θく３５°
・・・・・・・・・（式３）を満足するようにエアナイ
フを設けて 製膜することを特徴とするポリエステルフィルムの製造
方法である。

本発明方法で用いる熱可塑性ポリエステルは、そのジカ
ルボン酸成分のうち９０モル％以上が芳香族ジカルボン
酸成分であるものが好ましく用いられる。

またそのジオール成分はその９０モル％以上が脂肪族グ
リコール成分であるものが好まし０）。

特にそのジカルボン酸成分やジオール成分はそれぞれ９
０モル％以上が単一成分（例えば、ジカルボン酸成分に
あっては、テレフタル酸成分、またはナフタリン−２，
６−ジカルボン酸成分等、ジオール成分にあっては、エ
チレングリコール成分、またはテトラメチレングリコー
ル成分等）で占められるものが好ましい。

好ましく用いられるポリエステルとしてポリエチレンテ
レフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポ
リエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレート、
ポリテトラメチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシ
レート等が例示される。

熱可塑性ポリエステルは１種のみを用いても２種以上を
併用してもよい。

熱可塑性ポリエステルが９０重量％以上を占め、他のポ
リマーが１０重量％以下であるようなブレンド物も本発
明方法で用いる熱可塑性ポリエステルＩこ包含される。

本発明方法では、押出ダイスリット先端と冷却ロール面
との最短距離を１０１ｎｒＩＬ以上３０ｒＩＬ１ｒＬ以
下に保つ。

該距離が１０間未満であると、冷却ロール（こフィルム
の巻付きが生ずると、該フィルムが押出ダイに融着し易
く、再び安定な生産状態にするのに多大の時間を要する
ので好ましくない。

また該距離が３０ｍｍよりも大きいと、溶融押出された
薄膜の幅の減少が顕著になるので好ましくない。

該距離は特に１２皿以上２０ｒ／１ｒＩＬ以下が好まし
い。

また、本発明方法では、溶融状態にある薄膜が冷却ロー
ル面と接触を開始する点（Ｆ点）がエアナイフから気体
を噴射したときと気体を噴射しないときとで実質上変動
しないように、該エアナイフから気体を噴射する。

Ｆ点が気体の噴射により気体を噴射しないときにくらべ
変動する（これは気体の噴射によりＦ点がダイリップ側
へ近づくことを意味する。

）のは、気体を噴射しないときには溶融薄膜が未だダイ
と冷却ロール面との間の空間にある筈の部分の少なくと
も一部に、気体噴流が吹付けて該薄膜を強制的に冷却ロ
ール面に押しつけるからで、その際薄膜に振動が生じ、
得られたフィルムの引取り方向に周期的な厚さむらを生
ずるので好ましくない。

該気体の噴射は、Ｆ点を気体を噴射しないときの位置か
ら動かさないようにしながら、できる限りＦ点に向けて
噴射するのが好ましい。

本発明方法では、△ｌが前記式１を満足するようにする
。

△ｌがｔよりも小さいと、ノズルから噴射された気体が
ダイリップ側にも向うため、ダイと冷却ロール面との間
にある薄膜が振動するようになるので好ましくない。

また△ｌが５ｔよりも大きいと、薄膜を冷却ロール面に
密着させるのＩこ、気体の流速を著しく増大させる必要
があり、そうすると、エアナイフの突出していないリッ
プの側へ大量に高速の気体が流れるために、冷却ロール
面上で冷却固化の途中にある薄膜が浮き上って振動し易
くなるので好ましくない。

好ましい△ｌの範囲は２を以上３を以下である。

本発明方法では、ｈが前記式２を満足するようにする。

ｈが２皿未満であると、冷却ロールに薄膜が粘着した場
合、エアナイフと冷却ロール間に薄膜が巻込まれて取り
除くのが容易でなくなるので好ましくない。

またｈが８ｔよりも太きいと、薄膜を冷却ロール面に密
着させるのに、気体の流速を著しく増大させる必要があ
り、そうすると、エアナイフの突出していないリップの
側へ大量の高速の気体が流れて、冷却ロール面上で冷却
固化の途中にある薄膜が振動を起し易いので好ましくな
い。

好ましいｈの範囲は２（朋）以上４を以下である。

また、本発明方法ではθが前記式３を満足するようｌこ
する。

θが３５°よりも犬になると、アスピレート効果が生じ
て薄膜が浮上り易くなるので好ましくなく、またＯｏよ
りも小さいとダイ側に空気が流れてダイと冷却ロール面
との間にある薄膜が振動するようになるので好ましくな
い。

θの好ましい範囲は００以上２０°以下である。

品質の均一なフィルムを得るには、エアナイフ吹出口の
リップ間隔ｔは０．３〜１．５ｍｍ、特に０．５〜１．
０皿にするのが好ましい。

また薄膜を冷却ロール面に密着させるには、エアナイフ
吹出口のリップ部ｌこおいて１０〜６０ｍ／ｓｅｃの風
速で気体を吹き出すのが好ましい。

他の製造条件が同じであれば、製膜速度が大きくなるに
つれ、気体噴流の速度を大きくする方が、得られたフィ
ルムの平滑性がよくなる傾向がある。

本発明方法では、エアナイフの吹出口の両端部において
、中央部よりも高速で気体を噴射する方が、好ましくな
い副作用を伴うことなく、フィルムをロール面に密着で
きるので好ましい。

その場合、エアナイフの吹出口ｆこその両端からそれぞ
れ１０馴以上３０朋以下のところに隔壁を設けて気体の
流路を分割することにより気体の噴射速度に差異を設け
るのが好ましい。

そして噴射速度は、中央部から噴射されるものよりも両
端部から噴射されるものの方が５ｍ／５ｅＣ０〜１０ｍ
／５ｅＣ０速くするのが好ましい。

本発明方法によれば、 １）静電気的な密着方法などの方法ではフィルムと冷却
ロールの間に空気を抱込んでしまい均一なフィルムが得
られないような高速において容易に均一なフィルムを製
造しうる。

２）フィルム両端の振動に起因する厚み斑及びフィルム
幅の変動を解消しうる。

３）キャスティングされるフィルムが薄い場合（約３０
０μ以下の厚み）には特ｌこフィルム両端が厚くなって
（中心部の厚みの約１．５〜３倍）ダイより押出される
が、このようなフィルムの両端が極端に厚くなるのを高
速気体吹付けＩこよって抑えることができる。

４）ダイトエアナイフの気体吹出口及び冷却ロールの相
互の位置を近づけることができるのでフィルム幅の減少
を抑えることができる。

５）冷却ロール上に白粉が析出するのを減少させること
ができる。

等の利点がある。

次に図面を参照しながら、本発明の実施態様のいくつか
の例を説明する。

第１図〜第４図は本発明の実施態様の例の概略図である
。

また第５図は、エアナイフの気体供給部及び吹山部の一
例を示す概略図であり、第６図は押出ダイ、冷却ロール
、及びエアナイフリップの相互の位置関係を示す概略図
である。

これらの図面において、１はシート押出ダイ、２は冷却
ロール、３はフィルム、４はエアナイフ、５は気体吹出
口リップ、６はシール材、７は断熱材、８は気体供給用
パイプ、９は両端部気体供給用パイプ、１０は流路しき
り板、１１は均厚管、１２は気体静圧測定用孔である。

押出しダイ１より吐出された溶融樹脂フィルムは冷却ロ
ール２に接触し、エアナイフのリップ５の間から吹出さ
れる気体噴流によって更Ｉこ強固に冷却ロールに密着す
ると同時ｌこ冷却固化される。

本発明の実施態様においては、エアナイフのリップ５は
いずれの場合も押出しダイに近い側が、その相対する側
のリップよりも冷却ロールに密着されるフィルム３ｔこ
近くなるように突出している。

第３図及び第４図１こおける６は、エアナイフリップと
ダイとの間の空間部を埋めるための構造物であり、この
ものはダイと冷却ロール間における溶融フィルムの振動
を更に減少させるためのものである。

構造物６は、溶融フィルム３に対向している部分を耐熱
性の材料、たとえばポリテトラフロロエチレンを主体と
する材料などをコーティング処理するのが好ましい。

このような処理をすることによって溶融フィルムが、か
りに６の表面に粘着するようなことが起こっても、容易
にその粘着物を取除くことができる。

第５図において気体供給管８より流入した気付はバレル
１１、及び４内で均一化され、流路で揃束され、リップ
５の間から吹出される。

また気体供給管９より流入した気体は、バレル４の両端
部に入り、リップ５とリップ１０とで囲まれた三角形状
の吹出し口から噴出する。

この三角形状の吹出口の長さはエアナイフの端から１０
〜２０ｍｍにするのがよい。

吹出口両端部からの噴流の速度は、フィルムの両端の厚
みによって調節すればよいが一般ｌこ中央部よりも大き
くする方が好ましい。

第４図１こ示すものはエアナイフと押出しダイとを一体
となしたものであるが、エアナイフ４とダイ１とは断熱
材７で隔離されている構造となっている。

Ｉはダイからエアナイフへの熱移動を防ぎ、気体の温度
が上昇しすきないようにしたものである。

以下に、本発明における主な測定値の測定法を示す。

空気の速度） 極細のステンレス製管（１，０＋ｙｍφ）を用いてビー
ト管を作成してこれをリップの極く近くｌこ位置させ、
噴流の動圧と静圧とを測定し、差圧を求めた。

差圧と風速との関係は、風速を風速計（アネモマスター
二日本科学工業製）で測定し、あらかじめ補正しておい
た。

差圧を実測することにより風速を求めた。

フィルムの厚み変動率） 長さ方向ｌと２ｍサンプリングし、１０ｃＩＩ１間隔で
マイクロメーターにより厚みを測定して次式より求めた
。

フィルム幅の変動） 次のようにクラス分けを行なった。

１級二幅の変動が殆んどなく、フィルム両端部も透明で
あった。

２級：フィルム両端部が白化しており、鋸歯状（こ幅が
変動していた。

３級：フィルム両端部が白化、鋸歯状ｌこ幅が変動し、
この幅の変動のために、フィルムの中央部の厚み変動率
も大きくなっていた。

４級：連続したフィルムを採増するのが困難であった。

実施例１〜７及び比較例１〜５ 極限粘度（０−り四ロフェノールを溶媒として２５℃で
測定）が０．６４０のポリエチレンテレフタレートを押
出機中で３００℃に加熱溶融し、幅４１０ｍｍの押出し
ダイスから押出し、表面温度が６５℃の冷却ロール（直
径６３４ｍｍ）表面で急冷し、表１に示す条件で約１０
０μのフィルムを引取った。

この際エアナイフは第２図に示した型のものを用い、吹
出口全幅に均一速度の空気を吹出すようｌこした。

この結果、得られたフィルムの厚み及び幅の均一性は表
１の通りであった。

実施例１〜７の場合、明らか（こ均一性の良好なフィル
ムが得られた。

一方、比較例に示す方法においては、所望の均一性をも
ったフィルムを得ることができなかった。

白粉の冷却ロールへの析出は比較例２．４．５以外は極
く少なかった。

実施例 ８ 実施例５と同一の条件で溶融フィルムを冷却ロール上に
押出した。

この際エアナイフはフィルムの両端に中心部よりも高速
の噴流を吹きつけるようにした。

空気吹出口における噴流の速度を両端において４５ ｍ
／ｓｅｃ、中心部の広幅の部分において実施例５と同
様に３０ ｍ ／ｓｅｃとした。

こうして得られたフィルム厚みの変動率は２．７％、フ
ィルムの幅の変動は１級であり、フィルムの均一性が大
幅に改善された。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の実施態様の例の概略図である
。 第５図はエアナイフの気体供給部及び吹出部の−、例を
示す概略図である。 また第６図は押出ダイ、冷却ロール、及びエアナイフリ
ップの相互の位置関係を示す概略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性ポリエステルを、回転している冷却ロール
   面ｌこ薄膜状ｌこ溶融押出し、エアナイフから噴射され
   た気体ｌこより該薄膜を冷却ロール面に密着固化させて
   フィルムを製造するに際し、（ａ） 押出ダイスリッ
   ト先端と冷却ロール面との最短距離を１０ｍｍ以上３０
   ｒＩＬ７ＩＬ以下に保ち、（ｂ） ｉ融状態にある薄
   膜が冷却ロール面と接触を開始する点（Ｆ点）が、前記
   エアナイフから気体を噴射したときと気体を噴射しない
   ときとで実質上変動しないよう番こ、前記エアナイフか
   ら気体を噴射し、 （ｃ） エアナイフの気体吹出口を形成する二枚のリ
   ップの突出部の長さは押出ダイに近い側の長さを大にし
   、該気体吹出口の開度ｔ（単位・ｍＯ１該気体吹出口を
   形成する二枚のリップの突出部の長さの差△ｌ（単位・
   ｍｏｌＦ点とリップ先端との最短距離ｈ（単位・朋）及
   び「吹出口を形成する二枚のリップのうち冷却ロールに
   近接したリップの気体を噴射する側（内側）の先端とＦ
   点とを結ぶ直線」と「Ｆ点を通る冷却ドラムの法線」と
   のなす角度を該法線を基準ｌこして押出ダイ方向に測定
   した値 θ（単位・度）が、次式 ％式％ を満足するようｉこエアナイフを設けて 製膜することを特徴とするポリエステルフィルムの製造
   方法。 ２ エアナイフの吹出口の両端部において中央部よりも
   高速で気体を噴射することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。 ３ エアナイフの吹出口ｌこその両端からそれぞれ１０
   皿以上３０朋以下のところに隔壁を設けて気体の流路を
   分割し、両端部から噴射する気体の速度を中央部から噴
   射される気体の速度よりも５ｍ／５ｅｃ０以上１０ｍ／
   Ｓｅｃ、以下高くすることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。