JPS5913322B2 - 熱可塑性フイルムの製法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱可塑性材料の管状ストークが押出機から押し
出されるときにこれを冷却する方法及び装置に関する。

より詳しくは、本発明は垂直上方に移動するポリプロピ
レンストークに適用するポリプロピレンストーク冷却手
段に係わる。ポリプロピレン樹脂からポリプロピレンフ
イルムを製造する際には、普通樹脂を押出機ダイスから
チユーブ状又は円筒状の融解ポリプロピレンとして押し
出す。

このポリプロピレンチユーブ又は円筒物を冷却用マンド
レルに沿つてその周りに移動させてポリプロピレンを固
化又は結晶化させる。ポリプロピレンチユーブを固化せ
しめた後、これを１対のニツプロールを通してチユープ
シール円板上をマンドレルに沿つて引つぱる。ニツプロ
ールの上方に於いて、チユーブを再加熱し、チユーブに
空気を導入してチユーブを二軸延伸し、大きな気泡膨張
体とする。この種の方法にあつては、ポリプロピレン材
料をその結晶融点以下の温度で延伸して延伸時に於ける
強度の増大を確実にすることが重要である。その結果、
ポリプロピレンは先ず最初に冷却用マンドレル上をスト
ークを延伸するような速席で引つぱつて急冷又は冷却さ
れる。これによりポリプロピレン中に非常に小さな微結
晶が形成？れポリプロピレンを延伸温度に再加熱したと
きポリプロピレンを容易に延伸することができる。マン
ドレルの単に内部からのみの冷却を利用して金属との接
触によりポリプロピレンストークを冷却することには限
界がある。

その理由としては、十分な軸方向長さ内でのマンドレル
の冷却容量、ストークとマンドレルとの間の滑動摩擦の
不安定性、及びストークから製造されるフイルム内に欠
陥をもたらす結果となる全体にわたつての非均一な冷却
が掲げられる。本発明の好ましい形態にあつては、押出
機ダイスから出て来る融解ポリプロピレンのチユーブ又
はストークを、同軸の冷却用マンドレルから間隔を置か
れた鋭い縁部を持つ円筒シール上に上方に向けて同軸的
に移動▲せる。

水をマンドレルとシールとの間に導入してマンドレル上
を引つぱられるチユーブの作用により水がマンドレルと
チユーブ間に極めて薄い膜としてマンドレルに沿い上方
に流れるようにする。同時に、水蒸気の雰囲気をシール
の下方に導入して、シールを越えた漏洩物は全て水蒸気
の漏洩物となし、しかしてこの漏洩物はシールの他方の
側で冷却用流体と接触するとき直ちに凝縮する。この手
段により、空気の漏洩は冷却域から除去され冷却過程は
全く均一なものとなるからフイルムの透明度は大きくな
り、冷却工程の非均一性から引き起される欠陥が少なく
なる。以下の図面を参照した記載により本発明はより理
解されよう。

第１図のブローインク膨張チユーブ装置１０を参照する
と、樹脂ペレツト１１の形態のポリプロピレン樹脂がホ
ツパ１２内へ供給？れ次いで押出楼１３に送られて、こ
こでペレツトが加熱されて非常に軟かいかまたは融解し
たポリプロピレンの一体を形成する。

この一体のかたまりがダイス１４を介して押出機１３か
ら押し出されそれから冷却用マンドレル１５と接触して
ここでストーク１６の形態で結晶化し始める。冷却用マ
ンドレル１５から、ストーク１６は１対のニツプロール
１７を通過し、このニツプロール１７によって該ロール
１７のみぞ内にあつて両ロール間を通過する空気管１８
に対しストークがシール関係に圧縮される。ストーク１
６はロール１７を通過後適当な加熱手段１９例えば放射
加熱器によつて軟化点まで再加熱され次いで管１８を通
して加圧空気を導入することによつて空気を吹き込まれ
る。この空気の吹き込みによつて制御された吹き込ま膨
張体又は大きな管２０が提供され、ポリプロピレンスト
ークは水平及び垂直の両方向に６倍延伸され二軸配向ポ
リプロピレンフイルムが与えられる。膨張体２０は次い
でもう１対のニツプロール（図示せず）の間で崩壊され
スリツタへ引つばり出され、ここで一幅又は数幅に縦割
▲れてそれから巻取巻きロール上に巻き取られる。チュ
ーブブローインク法からフイルムを製造する方法に使わ
れる典型的な構造はＧｅｒＯｗの米国特許第２７２０６
８０号、Ｌｅｍｍｅｒの同第３２３５６３２号及びＣＯ
ｍの同第３２２３７６４号に見られる。本発明の改良さ
れたマンドレル冷却手段は第２図に関して最も良く例示
されている。

さて第２図を参照すると、マンドレル２２と組み合わさ
つたシール手段２１が説明されている。シール手段２１
は絶縁心出しリング２３を含み、リング２３はダイス１
３とマンドレル２２との間に位置付けられマンドレル２
２、ダイス１３及びシール手段２１に対する心出しリン
グとして働く。リング２３は又マンドレル２２をダイス
１３から熱的に絶縁する。

シール手段２１は又、剛性板又は座金シール２４から成
り、このシール２４は心出し円筒２５と心出しリング２
３の組合せ手段によりマンドレル２２の下側部に固定さ
れている。適当な非金属性板例えばガラスラミネート座
金３３が板シール２４の下側部に突き当てて位置付けら
れており、その結果シール２４の下面に於ける凝縮が極
少化される。本発明の実施にあつては、ダイス１３から
約４５０′Ｆで出るポリプロピレンストーク１６は板２
４と接触しマンドレル２２上を同軸的に移動する。同時
に、水の如き冷却用流体を導管２６を通して導入し、板
シール２４とマンドレル２２との間の空間２７内に導入
する。ストーク１６が板シール２４とマンドレル２２の
上を通過する際の作用によつて、薄膜状の水がストーク
１６とマンドレル２２の間を上方に通過しストーク１６
に対する潤滑材並びに均一な冷却薄膜又は熱伝達媒体と
して働く。室２７に於ける水に対しての水圧を最小に維
持しストーク１６がマンドレル２２から離れて膨張しそ
の結果効果的かつ均一な冷却が損われるのを防止すべき
である。板２４上を密に接触してストークが移動すると
きの作用によつて水の薄膜が毛管作用で上方に移動させ
られるが、しカル若干の別な揚水作用が起つ板シール２
４とマンドレル２２との間の短い軸方向長さに於けるス
トーク１６の冷却は極めて重大である。この箇所におけ
る冷却水が多すぎても少なすぎてもいけないことが必須
である。従つて、空間２７の軸方向寸法を狭い限界内に
制御すべきことがわかつた。気付かれるように、融解ポ
リプロピレンの温度は約４５０るＦであり、しかして水
の沸騰が効果的な水冷にとつて重大な問題となる。板シ
ール２４の直径が約４０インチのとき軸方向寸法の間隙
が約１０〜５０ミルとすると勝れた結果を与えた。本発
明に於いて板シール２４の形状は重要な因子である。

本発明の好ましい態様にあつては板２４は鋭い縁をした
シールであるべきであり、ストーク１６と接触するとこ
ろでシールの外周が鋭い縁部を形成してなければならぬ
。第２図に説明されているように、板２４の外周はテー
パを施されその結果板は円錐台を成し大径面３１がマン
ドレル２２に向つて上方に面して訃りそして小径面３２
がダイス１３に向つて下方に面している。丸い縁部をし
た板の場合には、空間２７を流れる冷却流体は湾曲のた
め増大した軸方向寸法にわたつてストーク１６と接触し
、板の湾曲部とストーク１６の間の流体の一部はみぞ様
のくぼみ内にあり適当に循環し損なう。その為熱い局部
を与えストークのこの周囲域に於ける冷却を不均質とす
ることがわかつた。又、板２４は、該板２４とストーク
１６との間の摩擦特性、関連温度及び冷却特性等に適し
た物質から成ることが好ましい。適当な板材料はＶｅｓ
ｐｅｌＳＰ２ｌｌ（ＤｕｐＯｎｔの商標名）及び他の炭
素及びテフロン充填ポリイミド類である。板シール２４
の底側は比較的冷たく、その為水蒸気が凝縮して小さな
水滴を形成し、そしてこれ等の小滴がダイス１３上に落
ちて空間３０内を移動し回りついにはポリプロピレンス
トークと接触して最終フイルム中にしみを残す。その為
、ガラスラミネートの如き材料でできた絶縁座金３３が
板シール２４の下側に表面３２と隣接して置かれる。マ
ンドレル２２の底の直径に関連した板シール２４の直径
も又重大な要素である。

満足すべき働きをした板シールはマンドレル２２の底よ
り直径が約１０ミル大きかつた。マンドレル基部より１
〜２ミル程度大きな板シールの与えた結果は劣り、又２
０ミル程度大きな板シールの与えた成績も満足のいくも
のではない。こうした不満足な成績の理由の１つとして
、熱伝達が遅れしかして沸騰しいてはフイルムの汚染を
もたらすことが挙げられる。ストークはマンドレル２２
に沿つて通過し冷却される際に目立つた即ち約２〜３％
の収縮をする。

かかる冷却は長さ約１２〜約２０インチのマンドレル上
で起りうる。いずれにしても、マンドレルの底部直径か
ら頂部直径にかけて若干のテーパを与えることが有益で
あり、長さ１インチにつき約２ミルのテーパを使うと良
い結果が得られた。直径約４．０インチのダイス１３を
使つて本発明を実施するときに脱気した水を約０．１ポ
ンド／平方インチの速度で空間２７に供給した。毎分約
６０ｍ１の水が約１２インチ長のマンドレル上を水の薄
膜として揚水される。この薄膜は本質的には熱伝達媒体
であり通常はストーク１６から熱を運び去ることがあつ
てもその量はわずかである。この薄膜は厚？が約１．０
ミル又はそれ以下であり、その結果熱伝達に対する障壁
とはならない。スチームが導管３４から空間３０内へポ
ンプ送給され導管３５を介して排出されしかしてスチー
ムの連続した清浄化流が与えられる。スチームは３．０
〜約１０．０インチ水の定圧好ましくは４〜６インチ水
の定圧に維持される。ストーク１６は壁厚約６．０〜３
５，０ミルであり毎分約１５〜７０フイートで移動する
。本発明は殊にポリプロピレンフイルム製造のための改
良された冷却法と装置に関係する。

達成される冷却は極めて薄い水層例えば約１ミル厚の水
層によつて成される。本発明の重要な特徴として、スト
ークがダイスから出て来るときのストークの初期の冷却
が、冷却水がポリプロピレンストークの特定の制御され
た部分に向けられることから、極めて精確かつ均一な態
様で起る。言葉を換えれば、ストークの冷却はストーク
の周囲の精確な位置で精確な均一さでしかもダイス１３
に隣接する精確な位置決めにて開始される。第３図には
第２図の変更例が示されてあり、ここでは本発明の冷却
法をストークの内側表面とストークの外側表面とに共に
適用できる。

第３図には、ダイス１３、間隔を置いたマンドレル２２
及び変更を加えたシール手段３６が示されている。変更
として第２の板シール又は座金３７が板シール２４から
間隔を置いて与えられて訃りこれによつて帰環流体循環
流路３８が区画される。本発明の実施に於いては、スト
ーク１６がダイス１３から出てマンドレル２２上を移動
するときに、流体例えば水が導管３９を介して板シール
２４と３７との間の空間３８内へ循環される。次いでこ
の流体は上方に流れそして通路４０を通り導管３９′へ
循環される。しかしながら、冷却流体の一部は第２図に
関して記載したようにストークとマンドレル２２との間
を上方に移動する。ストークの外側には、環状又は同軸
マンドレル部材４１、環状板シール４２及び環状ダイプ
ロツク４３がある。

ストークの外部冷却は第２図に記載したと全く同様な方
法で行われる。即ち、冷却流体は板シール４２とマンド
レル４１の間の空間４４内に循環し、そして第２図に関
して記載したようにストークとマンドレル４１の外側又
は周囲との間を上方に引き上げられる。第３図の変更例
にあつて適当な接触を提供するためには、板シール２４
はマンドレル２２より有意義な程度大きな直径を有する
。この点を確実にするため、環状シール４２は板シール
２４の外径より小さく環状マンドレル４１の内径より小
さい内径を有する。２つのシール４２及び２４をそろわ
せると環状板シール４２は、板シール２４とストーク１
６との相応する係合点から上方の箇所でストークに係合
する。

普通、環状板は第２図のストークが形成された後に所定
位置に降下される。環状マンドレル４１とマンドレル２
２との間に区画される空間は約１０１ル程度であるべき
であり、こうしてストークを製造すると冷却はストーク
の内側及び外側の両面に同時に起る。

【図面の簡単な説明】

第１図はポリプロピレンフイルムを製造するための吹込
チユーブ又は気泡膨張法の略図、第２図は本発明のシー
ルーマンドレル冷却方法装置の部分的断面図、そして第
３図は第２図の冷却装置の変更例の部分的断面図である
。 １０・・・・・・チユーブブローイング装置、１１・・
・・・・樹脂ペレツト、１３・・・・・・押出機、１４
・・・・・・ダイス、１６・・・・・・ストーク又はチ
ユーブ、１５・・・・・・マンドレル、１Ｔ・・・・・
・ニツプロール、１８・・・・・・空気管、１９・・・
・・・加熱手段、２０・・・・・・吹込み膨張体、２２
；・・・・・・マンドレル、２１・・・・・・シール手
段、２４・・・・・・板シール、１３（第２図及び第３
図）・・・・・・ダイス、２７及び３０・・・・・・空
間、３６・・・・・・シール手段、３７・・・・・・板
シール、３８及び４０・・・・・・流路、４１・・・・
・・環状マンドレル、４２・・・・・・環状板シール、
４３・・・・・・環状ダイプロツク、４４・・・・・・
空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ダイスから出て冷却用マンドレル上を上方に通過す
   るポリプロピレン管状ストークを冷却する方法に於いて
   、ａ）前記ダイスと前記マンドレルの間に上向きの面を
   したはす縁を持つシールを位置付け該シールとマンドレ
   ル間に細い流路を区画し前記はす縁を前記チューブの周
   辺とシール関係に係合せしめ、ｂ）低圧の脱気した水を
   前記の細い流路内に導入して前記ストークが前記はす縁
   の上を通過するときの作用によつて水が取り上げられて
   前記マンドレル上を熱伝達薄膜として流れるようになし
   、そしてｃ）低圧の水蒸気を前記シール下方に導入して
   前記シールを越えて漏れる水蒸気を前記流路内の水と接
   触して凝縮するようになす前記の冷却方法。 ２ 押出機から出て冷却用マンドレル上を上方に通過す
   る熱可塑性材料の管状ストークを冷却する装置において
   、ａ）前記押出機と前記マンドレルとの間にあつて前記
   マンドレルに近接し前記チューブの内側周辺に係合する
   シール手段、ｂ）シール手段によつて該シール手段と前
   記マンドレルの間並びに該シール手段と前記押出機のダ
   イスとの間に区画される流体流路、ｃ）前記マンドレル
   と前記シール手段との間の流路内に流体冷却材を継続し
   て導入し、しかして前記チューブが前記シール手段上を
   通過する際の作用によつて前記マンドレルと前記チュー
   ブの間に前記マンドレルに沿つて連続し同空間に延びる
   流体の薄膜を引くこととなす流体冷却手段、及びｄ）前
   記シール手段と前記ダイスとの間の流路内に前記冷却材
   の蒸気を継続して導入し前記シール手段を越えて漏れた
   蒸気が前記冷却材内で凝縮するようになす雰囲気制御手
   段を含む前記熱可塑性材料の管状ストークの冷却装置。 ３ 前記冷却材が水から成る特許請求の範囲第２項記載
   の装置。 ４ 前記雰囲気制御手段が水蒸気を前記の空間内に連続
   的に出し入れさせて循環させるに適している特許請求の
   範囲第２項又は３項記載の装置。 ５ 前記シール手段が円錐台の形状をした剛性の円形板
   であり、その大径表面が前記マンドレルに隣接しその小
   径表面の周囲が前記チューブから隔つている特許請求の
   範囲第２項乃至第４項のいずれかに記載の装置。 ６ 前記板が前記ダイスに対するよりも前記マンドレル
   に対してより近く位置付けられている特許請求の範囲第
   ２項乃至第５項のいずれかに記載の装置。 ７ 前記の板シール手段が前記マンドレルよりも大きな
   直径をしている特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８ 前記シール手段が前記チューブと共軸関係にある円
   形板であり、該板と前記マンドレルとの距離が約９０ミ
   ルでありそして前記板と前記ダイスとの間の距離が約３
   インチである特許請求の範囲第２項記載の装置。 ９ 前記板が前記チューブと接触するための上向きの面
   をしたはす縁を有する特許請求の範囲第８項記載の装置
   。 １０ 環状シールが前記シール手段を包囲して前記シー
   ル手段と前記チューブ内側周辺との接触点よりちょっと
   上の位置で前記チューブの外側周辺と係合し、そして前
   記環状シールと該シールの上に近接した環状マンドレル
   との間に冷却流体を循環させる手段がある特許請求の範
   囲第２項乃至第８項のいずれかに記載の装置。 １１ 前記シール手段が前記マンドレルの直径より大き
   な大径を有し前記環状シールの内径が前記チューブの外
   径より小さい結果前記チューブの壁部が前記両シール間
   を通過する際に傾けられる特許請求の範囲第１０項記載
   の装置。