CN108621401A - 树脂膜的成膜方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种树脂膜的成膜方法，能够一边抑制内缩，一边尽可能地扩大所要形成的树脂膜的有效宽度，由此能够提高材料成品率。在树脂膜的成膜方法中，利用冷却辊接取从模具的出口向下方挤出的熔融树脂，一边从空气吹出嘴向熔融树脂的两端吹送空气而使两端硬化，一边以冷却辊的表面使熔融树脂冷却而固化，由此形成树脂膜，此时，在将所要形成的树脂膜中具有规定的膜厚范围内的膜厚的树脂膜的宽度设为有效宽度时，设定目标有效宽度，并设定用于形成目标有效宽度以上的有效宽度的树脂膜的空气的吹送风量和从空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离，在该设定条件下一边吹送空气一边形成树脂膜。

Description

树脂膜的成膜方法
技术领域
本发明涉及将树脂熔融并从模具挤出，一边利用冷却辊接取一边形成树脂膜的树脂膜的成膜方法。
背景技术
从模具的出口挤出的熔融树脂在直到与其下方的冷却辊接触为止的空间中受到在自由表面形成其形状的伸长流动变形而膜厚从例如500μm变薄至3μm左右时，熔融树脂有时会表现出称作内缩(neck-in)的、树脂膜的宽度变窄的行为。
由于该内缩，树脂膜的两端会与中央部相比相对变厚，因此，将树脂膜的两端的相对厚的区域修整去除并进行作为最终产品的树脂膜的卷绕。由此，内缩大的树脂膜的宽度自然会变窄，修整去除的树脂量增加而原材料树脂的浪费变多，成为材料成品率降低的原因。
若对上述的熔融树脂的内缩进行更详细的说明，则该内缩在直到从模具的出口挤出的熔融树脂与冷却辊接触而被冷却固化为止的期间产生。
严格地说，该内缩的产生以如下那样的熔融树脂的流动方式的不同为起因。即，关于熔融树脂的流动方式，作为宽度固定的部分的树脂膜的宽度方向中央部成为平面伸长流动，在其宽度方向和与该宽度方向正交的长边方向均作用力。
另一方面，树脂膜的两端的流动方式成为自由收缩的一轴伸长流动，但除此之外，也会受到由树脂膜的宽度方向中央部的平面伸长流动中的向宽度方向的流动引起的力而在树脂膜产生内缩。由于该内缩的产生，在树脂膜的宽度方向上会产生厚度的分布，由于其两端自由收缩而在该两端处产生变厚的部分。
而且，树脂膜的两端有时也会在其一轴伸长流动与中央部的平面伸长流动的边界处受到来自双方的张力而变薄。
在利用以往的成膜方法得到的树脂膜中，将该树脂膜两端的厚度的凹凸部分修整去除后的宽度尺寸为最大产品宽度，因此，如上所述，具有材料成品率差这一课题。
于是，通过在熔融树脂即将到达冷却辊之前向该熔融树脂的两端吹送空气而进行冷却，能够抑制上述的内缩。此外，在专利文献1中公开了一种如下的热塑性膜的制造方法：以使得在模具的出口与冷却辊之间热塑性树脂的温度成为玻璃化转变温度(Tg)以下的方式，使用空气嘴对其两端进行冷却。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-331571号公报
发明内容
发明所要解决的课题
根据专利文献1所记载的热塑性膜的制造方法，能够以不降低成品率的方式抑制内缩。
然而，本申请的发明人确定了，在利用空气吹送对熔融树脂的两端进行冷却时，会产生如下的现象：接近两端的内侧区域的膜厚变得过薄，而且在内侧处膜厚反转而变得过厚，在熔融树脂的宽度方向中央部无法形成适度的膜厚。
因而，得知了：通过利用空气吹送对熔融树脂的两端进行冷却，即便能够减少内缩量，具有适度的膜厚的树脂膜的宽度(有效宽度)也窄，无法解决材料成品率低这一课题。
本发明是鉴于上述问题而完成的，目的在于提供一种树脂膜的成膜方法，能够一边抑制内缩，一边尽可能地扩大所要形成的树脂膜的有效宽度，由此能够提高材料成品率。
用于解决课题的技术方案
为了达成所述目的，本发明的树脂膜的成膜方法中，利用位于在模具开设的出口的下方并进行旋转的冷却辊接取从该出口向下方挤出的熔融树脂，一边从空气吹出嘴向该熔融树脂的两端吹送空气而使该两端硬化，一边以该冷却辊的表面使该熔融树脂冷却而固化，由此形成树脂膜，此时，在将所要形成的树脂膜中具有规定的膜厚范围内的膜厚的树脂膜的宽度设为有效宽度时，设定目标有效宽度，并设定用于形成该目标有效宽度以上的有效宽度的树脂膜的空气的吹送风量和从所述空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离，在该设定条件下一边吹送空气一边形成树脂膜。
本发明的树脂膜的成膜方法的特征在于：关于具有规定的膜厚范围内的膜厚的树脂膜的宽度(有效宽度)设定目标有效宽度，在以形成该目标有效宽度以上的有效宽度的树脂膜的方式设定的对于到达冷却辊之前的熔融树脂的两端的空气的吹送风量和从空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离下，一边执行空气吹送一边进行成膜。
这基于确定了如下事实的本申请的发明人的实验结果：在利用熔融树脂的两端冷却来抑制内缩时，不是单纯地吹送空气，空气的吹送风量和从空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离对于尽可能地扩大有效宽度而言是尤其重要的要素。
通过在这样适当地设定了空气的吹送风量和从空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离的基础上进行空气吹送，虽然内缩量的抑制受到限制，但能抑制或消除比所要形成的树脂膜的两端靠内侧处的膜厚的凹凸(厚度的不均)，结果是有助于扩大树脂膜的有效宽度。
在此，“规定的膜厚范围”没有特别的限定，但可以是例如2μm～5μm的范围，优选规定为2μm～4μm左右。
另外，“目标有效宽度”没有特别的限定，但是，例如相对于模具的出口的宽度，由于内缩而会导致冷却辊的表面上的固化前的熔融树脂的宽度减少，因此，可以将模具的出口的宽度的80％左右的宽度规定为所要形成的树脂膜的目标有效宽度。
在此，优选，针对所设定的所述目标有效宽度，使所述空气的吹送风量和从所述空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离发生各种变化来尝试进行树脂膜的成膜，确定能形成所述目标有效宽度以上的有效宽度的树脂膜的所述空气的吹送风量和从所述空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离，在所确定的条件下一边吹送空气一边形成树脂膜。
根据模具的出口宽度和目标有效宽度，空气的吹送风量和从空气吹出嘴到熔融树脂的分离距离也有可能变化，因此，可以先于成膜而一边使这两个条件发生各种变化一边确定能够形成目标有效宽度的树脂膜的条件。
而且，优选，作为形成所述目标有效宽度以上的有效宽度的树脂膜的条件，除了空气的吹送风量和从空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离以外，还设定所述空气吹出嘴的开口区域的宽度、该空气吹出嘴的该开口区域的宽度方向端部从所述模具的所述出口的宽度方向端部向内侧错开的宽度方向分离距离及从该出口到下方的所述空气吹出嘴的所述开口区域的上下方向中心为止的沿着熔融树脂行进方向的下方分离距离、以及所述熔融树脂由所述冷却辊接取时的该熔融树脂与所述空气吹出嘴之间的角度。
本申请的发明人确定了：通过应用本发明的成膜方法，在所述模具的所述出口的宽度为600mm时，可以将所述目标有效宽度设定为543mm，这意味着材料成品率大概为90％，能够实现极高的材料成品率。
本申请的发明人确定了：在上述的模具的出口的宽度为600mm时将目标有效宽度设定为543mm的情况下，作为满足该目标有效宽度的条件，空气的吹送风量为1.3L/分，从空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离为3.4mm。
而且，本申请的发明人还确定了：空气吹出嘴的开口区域的宽度为26mm，宽度方向分离距离为28.8mm，下方分离距离为20mm，所述熔融树脂由所述冷却辊接取时的该熔融树脂与所述空气吹出嘴之间的所述角度是所述模具侧为锐角的80度。
发明效果
从以上的说明能够理解到，根据本发明的树脂膜的成膜方法，通过关于具有规定的膜厚范围内的膜厚的树脂膜的宽度(有效宽度)设定目标有效宽度，在以形成该目标有效宽度以上的有效宽度的树脂膜的方式设定的对于到达冷却辊之前的熔融树脂的两端的空气的吹送风量和从空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离下一边执行空气吹送一边进行成膜，能够一边抑制内缩，一边尽可能地扩大所要形成的树脂膜的有效宽度，能够提高材料成品率。
附图说明
图1是一并对本发明的树脂膜的成膜方法和成膜装置进行说明的示意图。
图2是图1的I方向向视图。
图3是图1的II方向向视图。
图4是空气吹出嘴的一实施方式的立体图。
图5的(a)是示出进行以往的空气吹送的成膜方法中的、从模具的出口挤出的熔融树脂宽度与树脂膜宽度的关系的图，(b)是示出本发明的成膜方法中的、从模具的出口挤出的熔融树脂宽度与树脂膜宽度的关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图，一并对本发明的树脂膜的成膜方法的实施方式和成膜装置进行说明。此外，图示例虽然示出了在使形成的树脂膜与背片成为一体之后进行卷绕的方式，但当然也可以是仅卷绕形成的树脂膜的方式。
(树脂膜的成膜方法的实施方式)
图1是一并对本发明的树脂膜的成膜方法和成膜装置进行说明的示意图，图2是图1的I方向向视图，图3是图1的II方向向视图。另外，图4是空气吹出嘴的一实施方式的立体图。
图1示出了用熔融树脂R形成树脂膜F的成膜装置10和使形成的树脂膜F与背片S成为一体来制造片材的片材制造装置20。
成膜装置10大致由以下部件构成：挤出机2；模具1，在下端具备规定宽度的出口1a；冷却辊3，位于模具1的下方，对从出口1a挤出的熔融树脂R进行冷却；及两台空气吹出嘴4，位于出口1a与冷却辊3之间，向熔融树脂R的两端Ra吹送空气而进行冷却。
挤出机2内置有未图示的搅拌螺旋桨，从储料器2a投入的未图示的树脂颗粒在挤出机2内被加热熔融，由搅拌螺旋桨搅拌后的熔融树脂经由连通的模具1而从出口1a以规定宽度向下方挤出。此外，通过将利用冷却辊3的旋转接取熔融树脂R的速度设定为比从出口1a挤出熔融树脂R的速度快，从出口1a挤出的熔融树脂R的厚度变薄。
向相对于模具1的出口1a的中心线L1(铅垂方向)倾斜了角度的下方(X1方向)挤出的熔融树脂R由位于出口1a的下方并由未图示的驱动电动机向Y1方向驱动旋转的冷却辊3接取，由冷却辊3的表面将熔融树脂R冷却固化而形成树脂膜F。
在此，在熔融树脂R到达冷却辊3之前，从两台空气吹出嘴4将规定的吹送风量的空气沿着朝向熔融树脂R的X2方向向该熔融树脂R的两端Ra吹送，抑制熔融树脂R的内缩。
在形成该树脂膜F时，在将所要形成的树脂膜F中具有规定的膜厚范围内的膜厚的树脂膜F的宽度设为有效宽度的情况下，首先，设定目标有效宽度。
然后，为了形成所设定的目标有效宽度以上的有效宽度的树脂膜F，至少设定以下两个条件。
其中一个条件是空气的吹送风量，其中另一个条件是从空气吹出嘴4到熔融树脂R为止的分离距离(图2的t1)。
此外，在设定这些条件时，可以针对所设定的目标有效宽度，使空气的吹送风量和从空气吹出嘴4到熔融树脂R为止的分离距离t1发生各种变化来尝试进行树脂膜F的成膜，确定能形成目标有效宽度以上的有效宽度的树脂膜F的空气的吹送风量和分离距离t1。
而且，通过设定其他条件，目标有效宽度以上的有效宽度的树脂膜F的成膜精度提高。
具体地说，如图2～4所示，上述其他条件是从模具1的出口1a到空气吹出嘴4的开口区域4b的上下方向中心4c为止的沿着熔融树脂R的行进方向(X1方向)的下方分离距离t2、出口1a的宽度t4、从熔融树脂R的端部到空气吹出嘴4的开口区域4b的宽度方向端部为止的宽度方向分离距离t3、空气吹出嘴4的开口区域4b的宽度t5、熔融树脂R由冷却辊3接取时的熔融树脂R与空气吹出嘴4之间的角度θ(熔融树脂R与空气吹出嘴4的圆形开口部4a的中心线L2之间的角度)等，开口区域4b是将空气吹出嘴4的多个圆形开口部4a分别开口的区域相加而得到的区域。
通过后述的本申请的发明人的实验而确定了：通过如上述那样为了形成目标有效宽度以上的有效宽度的树脂膜F而设定以空气的吹送风量和从空气吹出嘴4到熔融树脂R为止的分离距离t1为首的各种条件，能够一边抑制内缩，一边尽可能地扩大所要形成的树脂膜F的有效宽度，能够将材料成品率提高到90％左右。
对于空气吹出嘴4，可以应用如图4所示那样在顶端具有多个(10个)直径t6的圆形开口部4a的嘴，正面形状为宽度t7和厚度t8的矩形。此外，也可以取代具有多个圆形开口部4a而是具有横长的狭缝的方式。
例如，本申请的发明人确定了：在模具1的出口1a的宽度t4为600mm且将目标有效宽度设定为其90％左右的543mm的情况下，实现满足该有效宽度的树脂膜F的成膜条件是空气的吹送风量为1.3L/分，且从空气吹出嘴4到熔融树脂R为止的分离距离t1为3.4mm。
而且，通过将空气吹出嘴4的开口区域4b的宽度t5设定为26mm，将宽度方向分离距离t3设定为28.8mm，将下方分离距离t2设定为20mm，能够进一步保证90％的成品率。此时，可以将空气吹出嘴4的宽度t7设为35mm，将厚度t8设为10mm，将多个圆形开口部4a的直径t6设为1mm，将从模具1的出口1a挤出的熔融树脂R相对于铅垂下方的角度设为20度。
在此，图5的(a)是示出进行以往的空气吹送的成膜方法中的、从模具的出口挤出的熔融树脂宽度与树脂膜宽度的关系的图，图5的(b)是示出本发明的成膜方法中的、从模具的出口挤出的熔融树脂宽度与树脂膜宽度的关系的图。此外，以往的成膜方法是：完全不考虑膜厚，以能够最大限度地减少内缩量的条件执行空气吹送。
将图5的(a)、(b)进行比较可知，与以往的成膜方法相比，本发明的成膜方法的内缩量抑制效果降低。
然而，在以往的成膜方法中，具有规定的膜厚范围的膜厚的有效宽度的范围极少。这是因为具有与如下的膜厚相关的凹凸：从熔融树脂的端部起，膜厚骤减而成为小于规定的膜厚范围的薄度的膜厚，在膜厚方向内侧，膜厚反转而成为超过规定的膜厚范围的膜厚，在更靠膜厚方向内侧处膜厚终于处于规定的膜厚范围内。
相对于此，在本发明的成膜方法中，为了满足所设定的目标有效宽度而设定以空气的吹送风量和从空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离为首的各种条件，由此，虽然内缩量与以往的成膜方法相比不能进一步抑制，但在熔融树脂的两端内侧能消除或减少膜厚的凹凸，结果，能够显著扩大具有规定的膜厚范围内的膜厚的有效宽度的范围。
返回图1，在冷却辊3的表面固化而形成的树脂膜F被送向构成片材制造装置20的、对向配置并以拉拽树脂膜F的方式分别向Y3方向旋转的两台压辊6之间。并且，从向Y2方向旋转的放卷轴5放卷出的背片S也同样被送向两台压辊6之间，在此，在树脂膜F与背片S叠合的状态在压辊6之间进行夹压而使其成为一体，制造出片材。制造出的片材经由向Y4方向旋转自如的自由辊7而由通过未图示的驱动电动机向Y5方向驱动旋转的卷绕轴8卷绕。
(验证了材料成品率的实验及其结果)
本申请的发明人利用以下所示的实施例的成膜方法和比较例的成膜方法形成了树脂片。在此，实施例、比较例均使用图1～4中所示的成膜装置，改变各种条件而进行了实验。
<实施例的条件>
使用材料是末端基为F型的电解质树脂，流动开始点为170～190℃，挤出成膜时的刚性率G在210～260℃的范围内为1×104～1×105Pa。作为从模具挤出的条件，模具的温度为240℃，模具的出口的宽度为600mm，模具的唇隙(lip gap)为500μm，从模具的出口挤出熔融树脂的角度相对于铅垂下方为20度，作为与空气吹出嘴相关的条件，从空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离设为了3.4mm，下方分离距离设为了20mm，空气的吹送风量设为了1.3L/分，空气温度设为了25℃，熔融树脂与空气吹出嘴之间的角度设为了模具侧成为锐角的80度，空气吹出嘴的开口区域的宽度设为了26mm，宽度方向分离距离设为了28.8mm。而且，作为其他条件，冷却辊的温度设为了40℃，冷却辊的树脂膜运送速度设为了12m/分，规定目标有效宽度的树脂膜的厚度设为了3μm。
<比较例的条件>
使用材料是末端基为F型的电解质树脂，流动开始点为170～190℃，挤出成膜时的刚性率G在210～260℃的范围内为1×104～1×105Pa。作为从模具挤出的条件，模具的温度为240℃，模具的出口的宽度为600mm，模具的唇隙为500μm，从模具的出口挤出熔融树脂的角度相对于铅垂下方为20度，作为与空气吹出嘴相关的条件，从空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离设为了5.9mm，下方分离距离设为了20mm，空气的吹送风量设为了2.3L/分，空气温度设为了25℃，熔融树脂与空气吹出嘴之间的角度设为了模具侧成为锐角的80度，空气吹出嘴的开口区域的宽度设为了26mm，宽度方向分离距离设为了28.8mm。而且，作为其他条件，冷却辊的温度设为了40℃，冷却辊的树脂膜运送速度设为了12m/分，规定目标有效宽度的树脂膜的厚度设为了3μm。
<实验结果>
相对于与模具的出口的宽度相当的初始的熔融树脂的宽度600mm，比较例的有效宽度为438mm，材料成品率为73％。
与此相对，实施例的有效宽度为543mm，材料成品率为90.5％，事实证明了与比较例相比材料成品率显著地提高。关于这一点推测如下：空气的吹送风量1.3L/分及从空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离3.4mm的条件尤其有效，另外，下方分离距离20mm、空气吹出嘴的开口区域的宽度26mm、宽度方向分离距离28.8mm、熔融树脂与空气吹出嘴之间的角度是模具侧为锐角的80度等条件也起了作用。
以上，虽然使用附图对本发明的实施方式进行了详细描述，但具体的结构不限定于该实施方式，即使进行了不脱离本发明的要旨的范围内的设计变更等，也包含于本发明。
标号说明
1…模具，1a…出口，2…挤出机，2a…储料器，3…冷却辊，4…空气吹出嘴，5…放卷轴，6…压辊，7…自由辊，8…卷绕轴，10…成膜装置，20…片材制造装置，R…熔融树脂，Ra…端部(两端)，F…树脂膜，S…背片。

Claims (6)

1.一种树脂膜的成膜方法，利用位于在模具开设的出口的下方并进行旋转的冷却辊来接取从该出口向下方挤出的熔融树脂，一边从空气吹出嘴向该熔融树脂的两端吹送空气而使该两端硬化，一边以该冷却辊的表面使该熔融树脂冷却而固化，由此形成树脂膜，此时，
在将所要形成的树脂膜中具有规定的膜厚范围内的膜厚的树脂膜的宽度设为有效宽度时，设定目标有效宽度，并设定用于形成该目标有效宽度以上的有效宽度的树脂膜的空气的吹送风量和从所述空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离，在该设定条件下一边吹送空气一边形成树脂膜。
2.根据权利要求1所述的树脂膜的成膜方法，
针对所设定的所述目标有效宽度，使所述空气的吹送风量和从所述空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离发生各种变化来尝试进行树脂膜的成膜，确定能形成所述目标有效宽度以上的有效宽度的树脂膜的所述空气的吹送风量和从所述空气吹出嘴到熔融树脂为止的分离距离，在确定出的条件下一边吹送空气一边形成树脂膜。
3.根据权利要求1或2所述的树脂膜的成膜方法，
作为形成所述目标有效宽度以上的有效宽度的树脂膜的条件，还设定所述空气吹出嘴的开口区域的宽度、该空气吹出嘴的该开口区域的宽度方向端部从所述模具的所述出口的宽度方向端部向内侧错开的宽度方向分离距离及从该出口到下方的所述空气吹出嘴的所述开口区域的上下方向中心为止的沿着熔融树脂行进方向的下方分离距离、以及所述熔融树脂由所述冷却辊接取时的该熔融树脂与所述空气吹出嘴之间的角度。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的树脂膜的成膜方法，
所述模具的所述出口的宽度为600mm，将所述目标有效宽度设定为543mm。
5.根据权利要求4所述的树脂膜的成膜方法，
所述空气的吹送风量为1.3L/分，从所述空气吹出嘴到所述熔融树脂为止的分离距离为3.4mm。
6.根据引用权利要求3所述的树脂膜的成膜方法，
所述模具的所述出口的宽度为600mm，将所述目标有效宽度设定为543mm，
所述空气的吹送风量为1.3L/分，从所述空气吹出嘴到所述熔融树脂为止的分离距离为3.4mm，
所述空气吹出嘴的所述开口区域的宽度为26mm，所述宽度方向分离距离为28.8mm，所述下方分离距离为20mm，所述角度为所述模具侧是锐角的80度。
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