CN102848552A - 聚酰胺膜的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及聚酰胺膜的制造方法。一种片材冷却成型方法：将由模(1)熔融挤出成型为片材状的聚酰胺树脂(2)挤出至冷却辊(3)的表面，通过由气刀吹送空气流而使树脂片材(5)与冷却辊(3)的表面密合。通过由相对于熔融挤出片材与冷却辊相接的接触线(7)在片材(5)的流动方向的下游侧设置的压耳喷嘴(8)吹送空气流，从而将片材(5)的宽度方向的左右两端挤压在冷却辊(3)上进行冷却。

Description

聚酰胺膜的制造方法

技术领域

本发明涉及聚酰胺膜的制造方法，具体而言，涉及着眼于在熔融树脂的挤出工序后紧接着进行的将铸塑片材进行冷却成型的阶段即制膜工序的聚酰胺膜的制造方法。

背景技术

在聚酰胺膜的T模法的制膜方法中，从T模的狭缝喷嘴呈片材状地熔融挤出聚酰胺树脂，该熔融挤出片材被导出到称作铸塑辊的冷却辊（以下，有时简称为“CR”）进行冷却固化，由此成型为未拉伸铸塑片材。

作为聚酰胺膜的制膜工序中熔融挤出片材向CR挤压的方法，一直以来采用由气刀将狭缝状空气流沿片材的宽度方向呈线状地均匀吹送的方法（以下，简称为“气刀法”）（例如日本专利第3369381号）。

但是，在气刀法中，存在如下麻烦的问题：在从T模的狭缝喷嘴前端至CR上的片材接触线的气隙（以下，有时简称为“AG”）中，因弄乱熔融挤出片材的拉伸变形（ドラフト変形）的不均匀扰乱现象而导致不规则的波状冷却不均、厚度不均。

具体而言，通过由气刀向CR侧吹送狭缝状空气流，从而在其吹送的正下方，熔融挤出片材在宽度方向为一条直线地被挤压在CR面而进行接触。此外，出于固定AG的宽度变动的目的，相对于片材的宽度方向在左右两端的位置设置压耳喷嘴（耳押さえ用ノズル），利用来自该压耳喷嘴的空气流，仅使熔融挤出片材的宽度方向的两端部与CR面局部密合。通常，迄今为止，该压耳喷嘴被设置在沿片材走行方向的相对于气刀靠近上游侧（即，相对于CR上的片材接触位置靠近上方侧的左右位置）。

伴随着CR的旋转，在CR表面产生伴随空气流。该伴随空气流在AG的末端位置即熔融挤出片材与CR接触的接触线被截断，会向左右即片材的宽度方向分流分散。此时，如上所述，在设置压耳喷嘴的装置中，在与CR的接触线的前方，用来自压耳喷嘴的空气流将熔融挤出片材的两端部与CR密合，因此，向左右分流的伴随空气流被袋状地约束在由与CR的接触线和压耳密合部形成的三角区域（デルタ領域）。由此，在与CR的接触线的近旁，出现熔融挤出片材因被约束的伴随空气流（动压力）而膨胀并从CR上浮起的现象。若产生该片材的浮起现象，则会给均匀的拉伸变形带来异常，并且AG振动而导致与CR的接触线局部地前进后退的变动。特别地，这些现象容易强烈发生在片材的宽度方向的端部。若产生这些现象，则沿片材的宽度方向为一条直线的接触线相对于片材的走行方向而前后紊乱变动，因此在铸塑片材中发生波状冷却不均，而这成为膜物性不均的原因。

该现象取决于CR的旋转速度。越期待高速化而提升CR的旋转速度则问题越明显化，所以该现象成为阻碍膜的高速生产率的重大因素。

一般而言，聚酰胺树脂为结晶性高的树脂，因此上述波状冷却不均会带来片材的结晶度的不均，其结果，成为后续的吸水处理工序中的走行问题、拉伸工序中的拉伸性障碍的原因。这些问题、障碍对拉伸的聚酰胺膜的物性特别是膜的厚度不均、表面平滑度、收缩性等造成影响。因此，未拉伸铸塑片材的均匀冷却是与膜制造相关的重要因素。

但是，对于这样的气刀法中的AG成型障碍，迄今为止尚没有实施有效的对策。近年来，在要求优异膜品质的生产线中，为了不易受到AG成型障碍的影响，不得不延缓CR速度，因此无法实现工业上充分的高速生产率。

发明内容

这样，在现有技术中存在如下问题：对于高品质的聚酰胺膜，无法确保在工业上满足性价比的高速生产率。

因此，本发明的目的在于，抑制气刀法中弄乱熔融挤出片材的拉伸变形的扰乱现象，在高速生产时也可进行均匀的冷却成型，由此可维持优异的膜品质而且高速地生产聚酰胺膜。

本发明为一种聚酰胺膜的制造方法，其特征在于，在将由模熔融挤出成型为片材状的聚酰胺树脂挤出至冷却辊的表面并通过由气刀吹送空气流而使树脂片材与冷却辊的表面密合的片材冷却成型方法中，由相对于熔融挤出片材与冷却辊相接的接触线在片材的流动方向的下游侧设置的压耳喷嘴吹送空气流，将片材的宽度方向的左右两端挤压在冷却辊上进行冷却。

根据本发明，可以将由压耳喷嘴吹送空气流而挤压片材的左右两端的位置设置在以下范围，即，沿着片材的走行方向与冷却辊接触的片材温度为在片材的宽度方向的中央位置从挤出温度到冷却至120℃的范围。

此外，根据本发明，可将经冷却成型的铸塑片材进行拉伸。此时，可利用以直线电机方式驱动的拉幅机进行双向拉伸。

根据本发明，利用相对于片材与旋转冷却辊的接触线在片材的走行方向的下游侧位置设置的压耳喷嘴，可以不妨碍该辊的表面的伴随空气流向左右的分流分散，并且可防止片材发生浮起、振动，可使气隙中的熔融挤出片材的拉伸变形稳定。而且，由于使与该辊表面接触的片材的耳部对该辊表面的密合固定强化，因此能够可靠地防止片材在该辊表面滑动、或者因某种机会而发生不稳定的宽度变动。

附图说明

图1为说明本发明实施方式的聚酰胺膜的制造方法的图。

图2为示出图1中的要部细节的图。

具体实施方式

图1所示的制模方法表示气刀法。在此，由T模1熔融挤出为片材状的聚酰胺膜2与CR3的表面接触，由该CR3导出。气刀4对树脂2的片材5施加空气压6，使该片材5与CR3的表面接触而使之冷却固化。7为片材5对CR3的接触线，即表示片材5与CR3开始接触的位置的线。8为压耳喷嘴，设置在相对于接触线6靠近片材5的走行方向的下游侧位置，通过对片材5的宽度方向的两端的耳部9施加空气压10，从而将耳部9向CR3挤压。

作为气刀4，可使用通常使用的气刀。例如，可使用由本体与喷嘴构成，固定喷嘴和可动喷嘴由螺栓缔结，将用高压送风机送入的空气沿片材5的宽度方向喷出的气刀；也可使用具有在二分结构的板状气刀部件彼此之间夹入垫片（シム）并用螺栓缔结而在一端形成狭缝状喷嘴的构成，将压缩空气从供给压缩空气的内部腔室介由狭缝状喷嘴向外部吹出的方式的气刀等。

气刀4的前端唇部与CR3相向配置，但是其前端唇部与CR3之间的间隔、来自气刀4的喷出空气压可在能得到将熔融状态的片材5挤压在CR3上的效果的范围内任意设定。具体而言，气刀4的前端唇部与CR3的间隔通常为1~10mm，优选为1~5mm。喷出空气压并未特别限定。

在本发明中，如上所述，最重要的是：在相对于由T模1熔融挤出的树脂2的片材5与CR接触的接触线7靠近片材5的走行方向的下游侧的位置，将片材5的宽度方向的左右两端的耳部9用压耳喷嘴8向CR3挤压而进行冷却成型。由此，能够不妨碍CR3表面的伴随空气流向左右的分流分散。

通过这样将耳部9向CR3挤压，从而可以防止接触线7附近的片材5的浮起、振动，可以使AG中的熔融挤出片材5的拉伸变形稳定。

但是，若仅将耳部9挤压在CR3上，则片材5的宽度尺寸的变动仍是问题。即，在AG中仍为熔融状态的片材5由于基于其拉伸比而起作用的熔体张力和AG周围的状态变化而缩幅宽度简单地变动。其原因如下所述。即，在吹送空气流的气刀正下方的接触线7上，熔融挤出片材5处于如下状态：尚未与CR3的表面完全密合，在片材5与CR3的表面之间存在些许空气层，片材5与CR3多点接触。因此，若打破柔软具有粘性的熔融状态的树脂2的收缩力和CR3的表面的接触保持力之间的平衡，则存在片材5沿着CR3的表面滑动或者因某种机会而接触宽度变宽所带来的反复不稳定的宽度变动的可能性。

对此，在本发明中，通过在相对于接触线7沿着片材5的走行方向靠近下游侧的位置设置压耳喷嘴8，强化与CR3的表面接触的片材5的耳部9对CR3的表面的密合固定，从而可防止如上所述的宽度变动。

压耳喷嘴8本身可应用一直以来已知的构成的压耳喷嘴。例如，可应用市售的喷雾嘴、将前端形成圆锥状的空气喷嘴、将细管或薄壁管的前端弄平而挤成狭缝状的构成的喷嘴等。应予说明，并不限定于这些。另外，若例如能使用XYZθ调位台（XYZθステ一ジ）而微调压耳喷嘴8的位置和喷嘴角度，则操作性提高。

根据本发明，如图2所示，优选从喷嘴8吹送空气流而相对于片材5的宽度方向挤压左右两端的耳部9的位置在以下范围，即，与CR3接触地走行的片材5的片材温度为在宽度方向的中央位置从挤出温度到冷却至120℃的范围11。这是因为：与上述同样，在接触线7的附近的片材5尚处于柔软的粘性聚合物的状态时，重要的是首先将片材5的宽度方向的两端密合固定。在片材5的中央位置的温度被冷却至小于120℃的位置，即使在该位置挤压耳部9，也无法应对之前产生的上述宽度变动，不产生抑制宽度变动的效果。从该观点考虑，压耳喷嘴7更优选配置在不妨碍来自气刀4的空气流并且靠近接触线7的位置。

作为CR3，可使用在内部具有冷却介质始终循环的结构的CR。作为CR3的表面材料，可举出硬质镀铬、陶瓷热喷涂涂层等，但并不特别限定于此。对于CR3的表面，如果进行粗面加工，则介于CR3的表面与片材5之间的空气层稳定，因此优选。此外，如果是实施了陶瓷热喷涂涂层的CR3时，可减少构成片材5的树脂2所含的单体的附着。

在冷却固化后从CR3剥离时的膜12的温度，可根据CR3的表面温度的设定而自由选择。剥离时的优选膜温度为15~60℃的范围。因此，CR3的表面温度的设定可通过调节循环于CR3内部的水的温度、改变CR3的表面粗糙度来进行。若剥离温度小于15℃，则在CR3表面凝结水滴，由水膜所致的密合不均成为制膜上的问题的原因。剥离温度的上限60℃是比聚酰胺树脂的玻璃化转变温度Tg高的温度，若成为比这高的温度，则难以从CR3剥离，因剥离应力而导致膜沿纵向拉伸，因此大幅损害厚度、平坦性。

基于本发明，用气刀法冷却成型的铸塑片材可进一步拉伸而制成拉伸聚酰胺膜。作为该拉伸方法，可应用纵或横单向拉伸方法、逐次双向拉伸方法、同步双向拉伸方法等各种方法。其中，优选逐次双向拉伸方法、同步双向拉伸方法。作为同步双向拉伸方法，根据夹具的驱动方式，有缩放式、螺旋式、直线电机式等，但是特别地，利用直线电机分别驱动夹具的直线电机式拉幅机因高速走行性优异，因此作为适用于可高速生产聚酰胺膜的本发明的方法而最优选。

作为构成利用本发明方法制造的膜的聚酰胺树脂，代表性的为尼龙6、尼龙66。除此以外，还可使用尼龙11、尼龙12等的均聚物。另外，也可使用这些聚酰胺树脂彼此的混合物、共聚物等。在上述聚酰胺树脂中，可含有公知的添加剂，例如稳定剂、抗氧化剂、填充剂、润滑剂、抗静电剂、抗阻塞剂、着色剂等。

实施例

首先，对于以下实施例、比较例中的试样的评价方法进行说明。

（1）厚度测定评价

将膜的宽度方向称为“TD方向”，将膜的流动方向称为“MD方向”。

使用接触式厚度计，对于沿TD方向200mm间距的位置，以沿MD方向5mm间距测定10m双向拉伸聚酰胺膜的厚度。进而，将该MD方向的厚度测定的最大标准偏差σ的±2σ的范围设为厚度不均。作为具体的厚度计，使用山文电气公司制的接触式桌上型离线厚度测定装置（TOF-5R）。

以下根据下述基准进行厚度不均的评价。

○：厚度不均良好小于1.0μm

△：厚度不均界限1.0μm以上~小于2.0μm

×：厚度不均差2.0μm以上

（2）利用偏振片观察进行的不均的评价

在光源上安装固定第1偏振片，在其上安装供试膜，进而重叠第2偏振片，边使该第2偏振片旋转边进行观察，利用下述基准进行评价。

○：完全未观察到不均，良好

△：未观察到不均的界限

×：观察到波状不均，差

[实施例]

使用口径为115mm的挤出机与宽度为600mm的T模，于260℃的挤出温度将聚酰胺树脂熔融挤出为片材状。用气刀法使该熔融片材密合在表面实施了硬质镀铬且直径为1000mm、表面粗糙度Rz为3μm的CR上，进行冷却，形成厚度为150μm的铸塑片材。接着，将所得铸塑片材通过水温为50℃的吸水处理装置，然后连续地用同步双向拉伸机沿纵向拉伸至3.0倍、沿横向拉伸至3.3倍，得到厚度为15μm的双向拉伸聚酰胺膜。

使用宽度为600mm的气刀，将气刀前端与CR的间隔设置成3mm，由气刀吹送空气流，由此将熔融挤出片材挤压在CR的表面。CR的表面温度调节至20℃。

作为压耳喷嘴，使用前端内径为1mm的不锈钢细管。挤压耳部的位置设在与CR接触的片材温度在宽度方向的中央位置成为190℃的位置的宽度方向的左右端，微调喷嘴角度，固定该喷嘴。片材的剥离点的温度为25℃。应予说明，在片材温度的测定中，使用日本Avionics公司制的红外热成像装置（TVS200）。

将使生产速度变化时的结果示于表1。在任何生产速度时，厚度不均都为0.8μm，在偏振片观察中也未发现不均。此外，宽度变动未发生，可长期稳定生产。

[比较例]

将压耳喷嘴设置在相对于片材与CR的接触线靠近片材的走行方向的前方（即上游侧）20mm的位置。除此以外与上述实施例同样进行，得到双向拉伸聚酰胺膜。

将其结果示于表1，在生产速度为低至120m/min时没有问题，但是在160m/min时厚度不均为1.2μm，在偏振片观察中确认波状不均。因此，为了确保品质而不得不降低生产速度。在生产速度为200m/min时，不均进一步增大。

表1

Claims (4)

1.一种聚酰胺膜的制造方法，其特征在于，在将由模熔融挤出成型为片材状的聚酰胺树脂挤出至冷却辊的表面并通过由气刀吹送空气流而使树脂片材与冷却辊的表面密合的片材冷却成型方法中，通过由相对于熔融挤出片材与冷却辊相接的接触线在片材的流动方向的下游侧设置的压耳喷嘴吹送空气流，而将片材的宽度方向的左右两端挤压在冷却辊上进行冷却。

2.根据权利要求1所述的聚酰胺膜的制造方法，其特征在于，将由压耳喷嘴吹送空气流而挤压片材的左右两端的位置设置在以下范围，即，沿着片材的走行方向与冷却辊接触的片材温度为在片材的宽度方向的中央位置从挤出温度到冷却至120℃的范围。

3.根据权利要求1或2所述的聚酰胺膜的制造方法，其特征在于，将冷却成型的铸塑片材进行拉伸。

4.根据权利要求3所述的聚酰胺膜的制造方法，其特征在于，利用以直线电机方式驱动的拉幅机进行双向拉伸。

Images