JPS62236723A - 熱可塑性材料からなるチューブの冷却装置 - Google Patents

熱可塑性材料からなるチューブの冷却装置

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JPS62236723A JP62075745A JP7574587A JPS62236723A JP S62236723 A JPS62236723 A JP S62236723A JP 62075745 A JP62075745 A JP 62075745A JP 7574587 A JP7574587 A JP 7574587A JP S62236723 A JPS62236723 A JP S62236723A
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tube
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、熱可塑性材料からなるパイプの冷却方法およ
びそのための装置に関するものである。
従来の技術 流動状態の熱可塑性材料をを筒状の押出−吹出用ダイス
を通過させて得られるチューブを冷却する方法は既に公
知である。冷却の初期段階では、チューブはダイスの直
径とほぼ同じ直径の１円筒である。
例えば、ヨーロッパ特許第０．０４１．８０３号と第０
、０７７、６６１号には、どちらにも、円筒状で閉じて
おり、ダイスの出口でチューブを取り囲む下部チェンバ
と、冷却用空気を該下部チェンバの出口でチューブに対
して垂直方向に向ける吹出リングとを備える装置が記載
されている。前者の特許に記載の装置は、さらに、吹出
リング上に設置された上部チェンバを備える。この上部
チェンバは、チューブが膨張した後に冷却用空気をこの
チューブに沿った方向に向けるためのものである。後者
の特許に記載の上部チェンバは、吹出リングと直接接し
てはいないため、２次誘導空気流が浸入できるという特
徴をもつ。
フランス国特許出願第１．４２１．４９０号には、ダイ
スの出口のすぐ近傍に配置された空気吹出用の回転リン
グと、この回転リングを冷却するチューブの間に挿入さ
れたフランジとを備える装置が記載されている。フラン
ジには、冷却用空気流をチューブに沿った方向に偏向さ
せる機能がある。アメリカ合衆国特許出願第３．３０７
．２１８号には、チューブの径が最大となるときにこの
チューブを取り囲む鉛直方向の円筒状スリーブと、チュ
ーブを変形温度よりも低い温度に冷却するためにチュー
ブに平行な空気流を吹込む手段とを備える装置が記載さ
れている。
ヨーロッパ特許第０．１３０．９０９号には、中間部に
、強力吹出リングを備え、上部に上部チェンバを備える
装置が記載されている。強力吹出リングは、空気流をチ
ューブの方向に向ける機能がある。上部チェンバ内では
、チューブが引張られる方向を向いた空気流がチューブ
に衝突する。この装置はさらに、下部に下部チェンバを
備える。この下部チェンバは閉じられておらず、少なく
ともひとつの開口部を有している。
発明が解決しようとする問題点 冒頭に引用した２つの特許に記載の装置には以下の欠点
がある。すなわち、チューブから得られるフィルムの光
学的特性を向上させることができるのは、従来の冷却シ
ステムを用いて得られたフィルムでもすでにかなり満足
のゆく光学特性を備えているような熱可塑性材料を使用
して製造したチューブから得られるフィルムの場合に限
られるという欠点である。
最後に引用した特許に記載の装置を用いると上記の欠点
を解決することができる。しかしこの装置を実際に使用
した結果、チューブからフィルムを作成した場合に厚さ
がわずかに不均一になるという欠点が現われる可能性の
あることがわかった。
本発明の方法および装置は、チューブの肉厚の均一性を
高めるとともに、このチューブから得られるフィルムの
光学特性を維持、さらには向上させることを目的とする
。
問題点を解決するための手段 本発明によれば、熱可塑性材料を筒状ダイスを通過させ
て熱間押出し一吹出しすることにより得られるチューブ
を冷却するに際して、該チューブは、冷却の第１段階に
おいては筒状ダイスの直径とほぼ同じ直径をもつ筒状で
あり、冷却の第２段階においてはほぼ円錐台状であり、
冷却の第３段階においては冷却の第１段階におけるチュ
ーブと同軸で直径がより大きい筒状であり、該チューブ
の冷却には加圧した主空気流と該主空気流により誘起さ
れる２次空気流を使用し、主空気流は冷却の第２段階の
間を通じてチューブに当てる、チューブの冷却方法であ
って、誘起２次空気流は、冷却の第１段階の間を通じて
チューブに平行にして該チューブの進行方向と同方向に
流し、行程の大部分で層流とすることを特徴とする方法
が提供される。
熱可塑性材料は、特に、遊離基法により得られる低密度
ポリエチレン、エチレンと極性をもつコモノマーとのコ
ポリマー、あるいは、エチレンとα−オレフィンとのコ
ポリマーの中から選択する。
極性をもつコモノマーとしては、例えば、ビニルアセテ
ート、アクリル酸のエステル、メタクリル酸のエステノ
ペ無水マレイン酸、−酸化炭素がある。また、α−オレ
フィンとしては、チーグラー触媒を用いて得られる、炭
素数が３〜１２個であり、直線状低密度ポリエチレンと
呼ばれるものを用いる。熱可塑性材料としては、さらに
、上記のポリエチレンとコポリマーのいろいろな混合物
を用いることができる。ただし、この場合には、使用す
る混合物の、ＡＳＴＭ　　Ｄ１２３８−７３に基づいて
１９０℃で２．１６ｋｇの荷重をかけて測定するメルト
インデックスが、０．０１〜Ｉｇ／分という当業者に周
知の条件を満たしていなくてはならない。
主空気流は普通室温である。この主空気流は、冷却の第
２段階の間を通じてチューブに当たり続ける。ことろで
第２段階とは、チューブの直径が、膨張率に応じてダイ
スの直径にほぼ等しい値から最終的な直径に対応する値
に変化するときである。
主空気流がチューブの壁面となす角度は９０°〜０゜で
あり、流れの方向はチューブが引張られる方向と同じで
ある。
主空気流により２次空気流が誘起されるが、この２次空
気流は、冷却の第１段階でチューブに当たる。２次空気
流は、押出ダイスのできるだけ近くでチューブに当たる
ことが望ましい。
チューブがなす円筒の長さと直径の比の値は、冷却の第
１段階を通じて１〜１０であることが好ましい。この比
の値は２〜７であることがさらに好ましく、はぼ４であ
ることがもっとも望ましい。
誘起された２次空気流は、行程の少なくとも８０％にわ
たって層流となっていることが望ましい。
これは、２次空気流中に乱流が発生することがあっても
押出ダイスの出口付近にのみ限られることを意味する。
主空気流に対する誘起２次空気流の体積比は　０．０１
〜０゜２であることが望ましい。２次空気流は、チュー
ブが膨張するときに主空気流と合流することが望ましい
。この場合、合流した主空気流と誘起２次空気流は、冷
却の第３段階の間を通じてチューブの方に向けられてい
ることが望ましい。
本発明の方法を用いると、上記ヨーロッパ特許第０．１
３０．９０９号に記載の装置を使用して得られるフィル
ムのすぐれた光学特性を保持したまま、厚さの均一性が
非常によいフィルムを得ることができる。
本発明によれば、さらに、上記の冷却方法を実施するた
めの、押出機２の端部に取り付けられた筒状ダイス１を
備える装置であって、さらに開口度が調節可能であり、
上記筒状ダイス１と同軸に設置された少なくともひとつ
のオリフィス４を備える筒状リング３と、上記筒状ダイ
ス１と同軸で、該筒状リング３上に設置された筒状第１
スリーブ５と、該第１スリーブ５と同軸で、該第１スリ
ーブ５よりも大きな直径を有する筒状第２スリーブ６と
を備え、第１スリーブと第２スリーブの間の空間に圧縮
空気供給源との接続装置７を少なくともひとつ備えるこ
とを特徴とする装置が提供される。
筒状ダイス１と押出機とからなる装置は当業者に周知で
ある。この筒状ダイス内を導管９が貫通している。導管
９は、チューブ内の所定の高さ位置に圧縮空気を吹き込
んでチューブを膨張させるためのものである。
筒状リング３のオリフィス４の開口度は、公知の任意の
方法を用いて調節することができる。調節には、例えば
、やはり筒状のすべり弁を用いる。
誘起２次空気流が通過できるようにするため、オリフィ
ス封鎖装置でオリフィス４の開口度を最大に絞った状態
でも本装置内に空気流がわずかに侵入できるようにして
おく。
筒状の第１スリーブ５は、筒状ダイス１と同軸にして筒
状リング３上に設置されている。第１スリーブ５の高さ
は直径以上の長さであり、その比は１〜１０であること
が好ましい。この比の値は２〜７であることがさらに好
ましく、約４であることがもっとも望ましい。第１スリ
ーブ５と筒状リング３は気密に接続されていることが望
ましいため、両者を溶接あるいははんだ付けする。第１
スリーブ５と筒状リング３とは、機械加工により直接成
形した単一の部材とすることも可能である。
第１スリーブ５と第２スリーブ６はそれぞれ単一の部品
で構成することが可能である。しかし両スリーブとも複
数の部分からなることが望ましい。
第１スリーブ５の下部は、筒状リング３と、一体の単一
部材とすることができる。第１スリーブ５の中間部と上
部は、下部の上に順次組立てる構成のはめ込み式の筒と
することが望ましい。
この装置を簡単に分解できるようにするためには、第１
スリーブ５と第２スリーブ６の一方または両方に、開閉
装置を母線に沿って取り付けることが望ましい。例えば
、２つの半筒を片側をヒンジで接続し、反対側を留め金
で留める。第１スリーブ５と第２スリーブ６いずれもが
はめ込み式の筒で構成されている場合には、各節に母線
に沿って開閉装置を取り付けることになる。
第１スリーブ５の上端は、熱可塑性材料からなるチュー
ブが冷却の第２段階に入る位置、すなわちチューブが膨
張し始める位置である。チューブが重力により下がるの
を防ぐため、第２スリーブ６の上端は第１スリーブ５の
上端よりも高い位置にくるようにすることが好ましい。
この場合、２つのスリーブの上端で画成される仮想面は
、冷却の第２段階でチューブを取り囲む円錐台を形成す
る。
本発明の変形例によれば、第１スリーブ５と第２スリー
ブ６の一方または両方の上部が上方に向けて広がる円錐
台を形成する。
本発明の別の変形例のように、第２スリーブ６の上端に
（はめ込み式の）整流壁８を設けることが望ましい。整
流壁とは、合流した主空気流と誘起２次空気流を、冷却
の第３段階の初期にチューブに沿って導く装置のことで
ある。整流壁は例えば上方に広がる円錐台状のスリーブ
とする。このスリーブの先端には、冷却の第３段階にお
けるチューブの直径よりも大きな直径の筒状スリーブを
延長部として取り付けることもある。
また、整流壁は、筒状ダイスと同軸で、直径が順番に大
きくなる一連の筒状リングを積み重ねて構成することも
できる。この場合、筒状リングの下部の直径を所定の値
に決めて、直下の筒状リングの上部にはめ込むことが可
能である。さらに、少なくともひとつの筒状リング、好
ましくは各筒状リングが、一平面を介して上方の筒状リ
ングと接続される構成にすることもできる。
好ましい別の変形例によれば、筒状リングは少なくとも
２つの固定部材１０により互いに接続されるとともに第
２スリーブ６の上部に接続されている。固定部材１０は
縦断面が「階段」状であり、鉛直方向に細長い穴を備え
ている。筒状リングは、高さ位置を調節してこの穴にネ
ジで固定する。この変形例においては、空気流が各筒状
リングの間を下方から上方に向けて鉛直にわずかに流れ
る。
本発明の装置にはさらに、先に引用したヨーロッパ特許
第０．１３０．９０９号の第２図に記載したのと同様の
内部冷却装置を備え付けてもよい。この場合、第１スリ
ーブ５と第２スリーブは、はめ込み式の部材で構成し、
母線に沿って開閉可能にすることが好ましい。
本発明を、添付の図面を参照して以下に説明する。
図面に示した装置は単なる一例であって本発明を限定す
るものではない。
実施例 第１図に示した装置は、以下の構成要素を備える。
−チューブを膨張させるための圧縮空気を送り込む導管
９を備える筒状ダイス１゜この筒状ダイス１は押出機２
の端部に取り付けられている。
−ｍ数のオリフィス４を備える筒状リング３゜各オリフ
ィス４の開口度は、すベリ弁装置を用いてすべて同時に
制御することができる。このすべり弁装置は、穴のあい
た筒状リング１１を備えている。ストッパにより、オリ
フィス４が完全に閉鎖されることのないよう筒状リング
１１の動きを制限する。
−ひとつのベース５．とはめ込み可能な４つの筒状部材
５２．５３．５１．５．とからなる筒状第１スリーブ５
゜ −ひとつのベース６１とはめ込み可能な４つの筒状部材
６□、６３．６４．６’ｉとからなる筒状第２スリーブ
６゜ −第１スリーブ５と第２スリーブ６の間の空間に圧縮空
気を供給する装置７゜ −「段階」の形状をもつ２つの固定部材１０．と１０□
により互いに接続されるとともに最上部の筒状部材６５
に接続される２つの筒状リング８、と８２を備える整流
壁８゜ 熱可塑性材料からなるチューブは参照番号Ｇで示す。
上記の装置を始動させて（すなわち、チューブの引張り
を開始し、ニップロール（不図示）間を通過させ、チュ
ーブを膨張させて）装置が定常状態になったときの動作
は以下の通りである。圧縮空気供給装置７から加圧され
た主空気流が導入される。主空気流は、第１スリーブ５
と第２スＩＪ　−プロの間の空間を通過した後、チュー
ブが膨張するときにチューブに当たる。主空気流が大気
中に出るときに、吸引作用により２次空気流が誘起され
る。この２次空気流は、オリフィス４を通ってチューブ
と第１スリーブの間の空間に侵入する。
２次空気流は層流であり、第１スリーブ５の上部で主空
気流と合流する。合流した空気流は、整流壁８により大
気中へと導かれる。
以下の実施例は、本発明の方法と上記の装置を利用する
ことの利点を示すものである。
実施例１〜３ 直径が１５０＋ｎｍでギャップ間隔が０．８＋＋＋ｍの
ダイスを備える添付の図面に示したタイプの装置を用い
て、遊離基法により低密度ポリエチレンを押し出した。
標準規格Ａ　Ｓ　Ｔ　Ｍ　　Ｄ１２３８−７３に従って
測定したメルトインデックス（ＭＩ）を２７分の単位で
表わした数値と密度（ｄ）は、第１表にまとめである。
膨張率（冷却の第３段階におけるチューブの直径のダイ
スに対する比）は２である。
第１表には他にも以下の物理量が記載されている。
−主空気流に対する誘起２次空気流の体積比Ｖ０−　ポ
リエチレンの流量Ｑ（単位はｋｇ／時間）。
得られたチューブには光学的欠陥がない。
このチューブから得られたフィルムについて以下の物理
量を測定した。
−厚さＥ（単位はミクロン）。
−標準規格Ｎ　Ｆ　Ｔ　５４１０９に従う衝撃強さＲ。
−（単位はダラム）。
第１表 比較例４〜６ 先に引用したヨーロッパ特許第０．１３０．９０９号の
実施例１３に記載の装置を用いて実施例１〜３と同じポ
リエチレンをチューブに成形した。膨張率は２である。
実施条件および得られた結果は第２表にまとめである。
第２表 本発明の方法と装置を用いる場合には、先に引用したヨ
ーロッパ特許第肌１３０．９０９号とは異なり、フィル
ムの光学特性を良好な状態に保ったままフィルムの厚さ
をより均一にできるだけでなく、フィルムの衝撃強さも
改善することができる。
上記の結果は、高さが低いにもかかわらず、原料のフィ
ード量を一定にした場合に製品の生産速度をより大きく
することのできる装置を用いて得られたものである。従
って、得られるチューブの肉厚は薄くなる。第１スリー
ブ５と第２スリーブ６を高くすると生産速度をさらに大
きくすることができる。
実施例７ 実施例１〜３と同じ装置を用いて、低密度ポリエチレン
を肉厚が３０μｍのチューブに成形した。
低密度ポリエチレンとしては、セーブ−エフ　シミー　
ウー、ペー、（ＣＤＦ　Ｃ）ＩＩＭＩＥ　Ｂ、Ｐ、）社
がロトＬ／−Ｃ，Ｚフイクｘ　４２９　（ＬＯＴＲＥＮ
［Ｅ　ＦＸ４２９）にり商品名で市販しているものを用
いた。この低密度ポリエチレンはメルトインデックスが
０．０４２　ｇ　／分で、密度は０．９２２である。こ
のチューブから得られたフィルムは厚さが非常に均一で
、（標準規格ＡｓＴＭ　　Ｄ１００３に従い測定した）
曇り度はほんの２％であった。
比較のため、同じポリエチレンを、ダイスの出口に直接
空気を吹きつけるタイプの従来の冷却装置を用いてチュ
ーブに成形した。このチューブから得られたフィルムの
曇り度は６％であった。
【図面の簡単な説明】
第１図は、熱可塑性材料からなるチューブの冷却を行う
ための、本発明による装置の概略図である。 （主な参照番号） １・・・筒状ダイス　　２・・・押出機３・・・筒状リ
ング　　４・・・オリフィス５・・・第１スリーブ　６
・・・第２スリーブ７・・・圧縮空気供給装置 ８・・・整流壁　　　　９・・・導管 １０３．１０２　　・・・固定部材 Ｇ・・・チューブ 特許出願人　ソシエテ　シミツク　デ シャルボナージュ　ニス、アー

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）熱可塑性材料を筒状ダイスを通過させて熱間押出
    し−吹出しすることにより得られるチューブを冷却する
    に際して、該チューブは、冷却の第１段階においては筒
    状ダイスの直径とほぼ同じ直径をもつ筒状であり、冷却
    の第２段階においてはほぼ円錐台状であり、冷却の第３
    段階においては冷却の第１段階におけるチューブと同軸
    で直径がより大きい筒状であり、該チューブの冷却には
    加圧した主空気流と該主空気流により誘起される２次空
    気流を使用し、主空気流は冷却の第２段階の間を通じて
    チューブに当てる、チューブの冷却方法であって、誘起
    ２次空気流は、冷却の第１段階の間を通じてチューブに
    平行にして、該チューブの進行方向と同方向に流し、行
    程の大部分で層流とすることを特徴とする方法。
  2. （２）誘起２次空気流は、行程の少なくとも８０％にわ
    たって層流と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. （３）主空気流に対する誘起２次空気流の体積比は０．
    ０１〜０．２とすることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項または第２項に記載の方法。
  4. （４）さらに、主空気流と誘起２次空気流が合流した空
    気流を、冷却の第３段階の初期にチューブに向けること
    を特徴とする特許請求の範囲第１〜３項のいずれか１項
    に記載の方法。
  5. （５）熱可塑性材料を筒状ダイスを通過させて熱間押出
    し−吹出しすることにより得られるチューブを冷却する
    方法であって、該チューブは、冷却の第１段階において
    は筒状ダイスの直径とほぼ同じ直径をもつ筒状であり、
    冷却の第２段階においてはほぼ円錐台状であり、冷却の
    第３段階においては冷却の第１段階におけるチューブと
    同軸で直径がより大きい筒状であり、該チューブの冷却
    には加圧した主空気流と該主空気流により誘起される２
    次空気流を使用し、主空気流は冷却の第２段階の間を通
    じてチューブに当て、誘起２次空気流は、冷却の第１段
    階の間を通じてチューブに平行にして該チューブの進行
    方向と同方向に流し、行程の大部分で層流とする冷却方
    法を実施するための、押出機（２）の端部に取り付けら
    れた筒状ダイス（１）を備える装置であって、該装置は
    、さらに、開口度が調節可能であり、上記筒状ダイス（
    １）と同軸に設置された少なくともひとつのオリフィス
    （４）を備える筒状リング（３）と、上記筒状ダイス（
    １）と同軸で、該筒状リング（３）上に設置された筒状
    第１スリーブ（５）と、該第１スリーブ（５）と同軸で
    、該第１スリーブ（５）よりも大きな直径を有する筒状
    第２スリーブ（６）とを備え、第１スリーブと第２スリ
    ーブの間の空間に圧縮空気供給源との接続装置（７）を
    少なくともひとつ備えることを特徴とする装置。
  6. （６）第１スリーブ（５）と第２スリーブ（６）の一方
    または両方は、複数の部分からなることを特徴とする特
    許請求の範囲第５項に記載の装置。
  7. （７）上記複数の部分は、はめ込み可能な筒状部材から
    なることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の装
    置。
  8. （８）第１スリーブ（５）と第２スリーブ（６）の一方
    または両方は、母線に沿って開閉可能な装置を備えるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第５〜７項のいずれか１
    項に記載の装置。
  9. （９）第２スリーブ（６）の上端は、第１スリーブ（５
    ）の上端よりも高い位置にあることを特徴とする特許請
    求の範囲第５〜８項のいずれか１項に記載の装置。
  10. （１０）第１スリーブ（５）と第２スリーブ（６）の一
    方または両方は、上方に向けて広がった円錐台状である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第５〜９項のいずれか
    １項に記載の装置。
  11. （１１）さらに、第２スリーブ（６）の上端に設置され
    る整流壁（８）を備えることを特徴とする特許請求の範
    囲第５〜１０項のいずれか１項に記載の装置。
  12. （１２）上記整流壁（８）は、上記筒状ダイスと同軸で
    あり、直径が順番に大きくなる一連の筒状リングを積み
    重ねて構成され、該筒状リングは、少なくとも２つの固
    定部材を介して互いに接続されるとともに第２スリーブ
    （６）の上部に接続されることを特徴とする特許請求の
    範囲第１１項に記載の装置。
  13. （１３）押出機（２）の端部に取り付けられた筒状ダイ
    ス（１）と、開口度が調節可能であり、上記筒状ダイス
    （１）と同軸に設置された少なくともひとつのオリフィ
    ス（４）を備える筒状リング（３）と、上記筒状ダイス
    （１）と同軸で、該筒状リング（３）上に設置された筒
    状第１スリーブ（５）と、該第１スリーブ（５）と同軸
    で、該第１スリーブ（５）よりも大きな直径を有する筒
    状第２スリーブ（６）とを備え、第１スリーブと第２ス
    リーブの間の空間に圧縮空気供給源との接続装置（７）
    を少なくともひとつ備える装置を用いて、熱可塑性材料
    を熱間押出し−吹出しして得られたチューブを冷却する
    ことを特徴とするチューブの冷却方法。
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