CN1275756C - 片材制造方法及片材制造用喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种片材制造方法及片材制造用喷嘴,其中是用静电施加法制造片材的,把从喷嘴排出的熔融材料牵引到冷却辊上的工序是在60m/min以上高速下稳定地进行的,并且从生产开始后,能获得光滑的片材。其特征在于,为了使片材具有带电效果,把喷嘴与冷却辊间制品部与端部的轨迹差变小;使这种片材轨迹最适当的手法之一是对片材端部的温度进行调整;另外,具有利用喷嘴热膨胀及作业产生的缝隙变形来影响片材的结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种片材的制造方法及制造片材用喷嘴。
背景技术
以往,聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯的薄膜等片材一般是由图5所示工序制造的。
在图5中,由挤压机1挤出熔融材料,随后利用齿轮泵2使排出量达到一定值后,经过过滤器3除去杂物,由喷嘴4在与排出方向垂直相交的喷嘴宽度方向(与纸面垂直相交的方向。以下也简称宽度方向)中扩宽方式排出成片材化的片材10,接着由冷却辊5对片材10进行固化成型,经过拉伸装置6的拉伸等工序后,由卷绕机7卷收。片材宽度方向厚度轮廓由厚度计8进行测定,在制造成品水平的片材时,由厚度控制器9算出现在厚度轮廓测定值与目标值之差(厚度偏差),反馈给喷嘴4以形成为目标值。
在片材制造装置中的喷嘴,设计为宽度方向上可获得均匀厚度的形式。例如,以聚酯薄膜为例,因聚酯有优良的特性,常被用于磁记录媒体用基膜、电容等电绝缘、印刷板等OA等各种工业用途,但在这些用途中,要求薄膜厚度的尺寸精度较高。因此,降低膜厚偏差是极为重要的。在制造树脂片材时,广泛采用T型模方式或涂层吊架模方式的喷嘴。在设计喷嘴时,主要以片材宽度方向厚度均匀为目标确定熔融材料的流路形状。更具体来说,通过对用于宽度方向扩宽熔融材料的集流腔和挤成片状的前端间隙形状进行控制,能任意地决定片材宽度方向的厚度分布,根据这种定形方法也可以把厚度偏差控制在1%以内。T型模方式是把前述集流腔变大,尽量减小这部分的压力损耗,由前端部间隙决定排出量的设计。涂层吊架模方式是减小集流腔的断面面积以便提高压力损耗,把熔融材料在宽度方向上扩宽成涂层吊架形,利用在中央部形成扇形状间隙处达到压力平衡,来确保宽度方向排出量的分布的设计。一般来说,涂层吊架模方式会使喷嘴处熔融材料通过的时间变短,因能防止熔融材料异常滞留或变劣,最近广泛被采用。利用这种设计方法可使片材宽度方向厚度偏差约为1%。
图6表示喷嘴的一般结构。喷嘴通常是由集流腔部11和前端部构成的,集流腔部11把经过过滤器流出来的熔融材料在宽度方向上扩宽,前端部是由一对唇13组成的,在唇间具有窄缝隙12,该缝隙12用于把熔融材料作为片材排出。由于通过控制该前端部缝隙形状或温度就可以任意地决定片材宽度方向厚度分布,大多数情况下利用喷嘴来调整片材厚度。缝隙形状的调整常常采用的方法有在前端部唇部处沿喷嘴宽度方向并列的多个调整螺栓14进行拧转的方法,或者在螺栓上内装筒式加热器15或外装套筒式加热器加热螺栓、利用螺栓的热膨胀使螺栓伸缩来改变间隙形状的方法,依赖这种决定间隙形状的方法,也可以把片材的厚度偏差控制在1%以内。喷嘴体的加热一般采用在喷嘴宽度方向插入多个筒式加热器17以进行加热的方法等。喷嘴温度的测定是通过在唇部附近或集流腔附近的孔穴中配置上电热偶18a、18b进行测定的。喷嘴的固定是用固定螺栓19在宽度方向中无偏置等均匀拧装的。
把获得设计片材厚度偏差为如在1%以内的树脂片材为目标进行制膜,但实际上排出熔融树脂后测定片材宽度方向厚度偏差时,常常存在有10-30%的厚度偏差。
其原因可能是熔融树脂内压扩大了唇部之故。日本专利第2598617号公报公开了考虑过这些因素的喷嘴。其中公开的技术是缓和压力扩张影响的技术,即在以往的涂膜吊架模方式中,通过把集流腔上部即熔融树脂入口侧的距前端部出口的高度从中心部朝端部渐渐变低,使唇部紧固螺栓也随着这种基线渐渐变低,与之相对,在宽度方向上这种高度实际上是一定的,通过把唇部紧固螺栓的高度在宽度方向上紧固成一定,就能缓和由内压引起的压力扩张影响。
不过,根据发明人的认识,以聚酯为例,在把熔融聚酯挤压排出量为1000kg/小时的情况下,在这种涂膜吊架模方式设计中,喷嘴内部压力变得相当高,虽然在宽度方向上喷嘴开放程度基本上容易一定,但在用于把涂膜吊架模方式设计上重要的宽度方向的排出量变成一定的使压力变平衡的扇形部中二个唇部的间隙变大,破坏了设计中的压力平衡,结果容易产生排出量不均的问题,即片材厚度偏差变大的问题。
另一方面,在前述T型模方式中,没有做过类似的试验。
此外,要考虑的其它原因是,加热喷嘴引起的喷嘴变形,这种变形会导致厚度不均。
作为加热方法的现有实例,如特开平9-277343号公报所记载的那样,已知的结构有从模具料斗侧朝喷嘴前端方向插入筒式加热器的结构或为使喷嘴宽度方向温度基本均匀在喷嘴宽度方向上插入筒式加热器的结构。
但是,如特开平9-277343号公报所公开的那样,当把筒式加热器插入时,因沿筒式加热器径向传导热,形成以这种筒式加热器为中心向外的温度变低的温度分布。所以,这种温度分布引起的热膨胀会随温度分布产生歪扭变形。的确,在结构为沿喷嘴宽度方向插入筒式加热器的情况下,虽会使宽度方向加热基本均匀,但从喷嘴模具料斗至前端产生温度分布,会因固定螺栓等的约束点的关系发生变化。由此产生厚度偏差。
另外,在从喷嘴把熔融树脂排出后由冷却辊后铸塑进行纵横两轴拉伸时,会产生冷却辊的冷却偏差、纵拉伸时的辊温偏差及转动偏差以及横拉伸时的拉幅机内温度偏差及风速偏差相加后复杂的厚度偏差,这时,常常要用喷嘴厚度调整机构使宽度方向厚度均匀化。这种情况下,常会因喷嘴调整机构调整过大而使喷嘴永久变形。
这些因素会使排出初期厚度偏差变大,用厚度计对此测定厚度,根据测定的厚度,用喷嘴调整机构调整厚度,但要达到成品标准的厚度偏差需要非常长的时间。如果成品标准的厚度偏差要求值高或物品厚度超过10μm,即使花上24小时也不会达到成品的标准。
因此,在这期间既会浪费原料也会浪费资金,产生使生产能力降低等的问题。此外,因排出的片材厚度达不到设定值,调整中心值偏差较大,并且随后的工序因消除厚度偏差要对喷嘴调整机构进行过度调整,常常会产生使喷嘴永久变形等问题。一旦喷嘴永久变形,必然不会形成原本设计的流路形状,在对前端部间隙进行调整的情况下,这种调整既不会达到所需要的形式也不能获得目标厚度分布。
另外,片材的光滑性(厚度偏差)不仅取决于喷嘴而且还取决于熔融态片材和冷却辊间的紧贴力。只要把冷却辊表面粗糙度精加工成光滑面中最大高度Ry至0.5μm,熔融状态的片材完全与冷却辊紧贴,片材就能获得接近冷却辊光滑性的状态。一旦熔融态片材与冷却辊的紧贴力变弱,转动冷却辊时片材与冷却辊间进入的空气量变多,就会引起粒状空穴缺陷,所以,为了获得片材的表面光滑性,更利用提高紧贴力的措施把片材卷绕在冷却辊上。图7所示实施例是一般提高熔融态片材与冷却辊紧贴力的方法,图7a是在熔融材料的落地位置处吹喷空气获得紧贴力的方法,图7b是使用压辊21进行紧贴的方法,最普通的如图7c所示所用的方法,它是在熔融状片材落到冷却辊上的位置附近配置产生高压电的电极22,通过电极放电,利用带电片材与冷却辊的静电引力进行紧贴(以下,称静电施加法)。
静电施加法是一般广泛使用的方法,比吹喷空气法等更能获得片材与冷却辊间在宽度方向中均匀的高紧贴力,且不会产生使用压辊方法那样的粘着缺陷等,并且,装置还能小型化,这是操作性等良好的原因。
静电施加法利用电极22放电的电荷使片材带上电,只更带电的电荷量Q变大也能提高紧贴力,带电电荷量与电极22周围电场强度E成正比地增加,而远离电极距离L位置的电场强度E与距离L成反比。即关系为Q∝E∝(I/L),随电极越接近片材,带电量越增加,片材与冷却辊的紧贴力就会上升,即使在冷却辊的旋转速度增加的情况下,也不会产生侵入空气的缺陷等,所以能获得光滑的片材。
但在使用静电施加法的以往技术中,电极接近片材时会产生下面的问题,即,片材在从喷嘴缝隙排出后至下落到冷却辊上之间,在与片材宽度方向垂直的相交面内,片材轨迹因在制品部与端部处是不同的,产生有使片材完全不带电的点。如图1c和d所示,表示说明这种现象的模式。图1c是在与片材宽度方向垂直的面内使片材轨迹模式化的示图,d是喷嘴、冷却辊、片材端部作动的模式化示图。特别是端部比片材制品部更厚的情况下,相对片材制品部的轨迹23,端部轨迹24因其重力先下垂。随后,因利用冷却辊5牵引,片材上的急剧张力加大产生宽度方向缩颈现象,这时片材端部产生翘尾现象,端部轨迹会比制品部位置高出来。因此,下落到冷却辊上的位置在制品部与端部处不同。一旦产生这种状态,电极22接近到制品部最有效距离时,在端部处电极与片材过于接近,电极与片材间产生火花放电,会损伤片材。为了避免火花放电,远离电极就能不使制品部带有效电荷。此外,因片材落地位置A和B错开着,在宽度方向上带电不一样,也不能在片材的端部获得与冷却辊的紧贴力。即,产生不能使片材牵引速度提高的不良问题。
作为解决这些问题的措施,如特开昭59-106935号公报中记载的如下内容。即,根据表示喷嘴与冷却辊间片材动态的值(从喷嘴至冷却辊间的片材长度、片材宽度方向缩颈量等)所求的参数P,定性地说明了片材端部翘尾的好坏。记载有根据文献1能找出最适参数P,能把片材翘尾变小使电极接近,能轻易把冷却辊引起的片材牵引速度提高到40m/min以上高速,在实施例中还记载有60m/min的例子,但是,本发明人对文献1的记载进行的验证实验表明,当速度达到62m/min以上时,即使参数P是最适当的,也不能排除进入的空气,不能获得良好状态的片材。
在特开昭59-106935号公报中,没有记载达到最适参数P的具体手段,作为制造方法,具体实施有困难。即使在特开昭59-106935号公报所述的最适参数P条件下,也不能达到所谓片材端部翘尾变小的效果。
本发明人重复检验研究结果表明,以往技术中的这些问题并不都是片材的问题,特别是在片材制品部与端部的厚度有差异的情况下,这些问题显著。对于片材制造来说,近年来片材薄膜化要求大幅度增加。但是,为了防止依次二轴拉伸工艺中纵向拉伸的曲折,并且,虽然依次同时适合于二轴拉伸工艺的双方,但为了横向拉伸工艺的挟持,必须要维持片材端部的厚度原样。当制品部与端部厚度差异显著时,由于片材端部在重力影响下会以近垂直方向状态下垂,引起制品部与端部的轨迹高度差,导致熔融材料落地点偏移现象更显著。本发明人反复进行实验研究,特别是当端部厚度比制品部厚度超过二倍时,这种现象更明显,
即,即使根据特开昭59-106935号公报所述,片材牵引速度在超过60m/min的高速下,也不能获得光滑性良好的片材。
发明目的
本发明的目的是提供一种片材制造方法和片材制造用喷嘴,是在片材制造中,以60m/min以上高速稳定地进行把从喷嘴排出的熔融材料牵引到冷却辊上的工艺,并且能获得厚度偏差小的光滑片材。即,提供一种用于使片材高效地带电的在喷嘴与冷却辊间制品部与端部轨迹关系及电极位置的最适条件,而且还提供一种实现最适条件的手法以及使用用于对从喷嘴排出片材后工艺中产生的厚度偏差进行调整的喷嘴调整机械进行厚度偏差调整,喷嘴及其机构上也不会产生过度的永久变形,并且即使把喷嘴从室温加热到接近熔融材料温度也能够根据设计排出熔融材料的片材的制造方法及片材制造用喷嘴。
发明内容
为了解决上述问题,本发明人经刻苦钻研的结果实现了以下所述的本发明。即,本发明的这种片材制造方法,是把从形成在喷嘴上的缝隙中排出的熔融材料形成片材且使该片材与辊接触进行固化的片材制造方法,其特征在于:排出时形成具有比片材宽度方向中央部的厚度厚2-80倍厚度的片材端部,并且,从喷嘴排出至接触到辊的熔融材料宽度方向各部轨迹的分布宽度h在15mm以下。所谓这种熔融材料的宽度方向各部轨迹分布宽h是指与片材宽度方向正交的面内中片材轨迹在宽度方向各部中怎样程度的偏移,是表示在制品部及端部不同轨迹的与片材宽度方向垂直面内的最大差值。
本发明的这种片材制造用喷嘴是从喷嘴缝隙排出熔融材料而形成片材的喷嘴,其特征在于具有至少在喷嘴缝隙中央部中加热熔融材料的熔融材料加热装置和位于缝隙端部附近相对缝隙中央部独立地对熔融材料的温度进行调整的端部熔融材料加热装置。端部熔融材料加热装置例如可以是在喷嘴内部具有让喷嘴内热交换流体流通的流路的结构。例如在对喷嘴宽度方向端部附近和/或端部熔融材料的流动进行封止的侧板上可以具有让用于对熔融材料的温度进行调整的热交换流体流过的流路。
附图简要说明
图1表示本发明与以往技术中片材形态的简图;
图2是作出本发明片材形态的制造装置简图;
图3是作出本发明片材形态的制造装置简图;
图4是作出本发明片材形态的喷嘴简图;
图5是制造一般片材的工艺简图;
图6是制造一般片材的喷嘴简图;
图7是一般片材冷却工艺的简图;
图8是作出本发明片材形态的制造装置简图;
图9是表示本发明喷嘴的简图;
图10是图9剖面简图;
图11是图9外面简图;
图12是图10外面简图;
图13是表示以往喷嘴的简图;
图14是图13剖面简图;
图15是图13外面简图;
图16是图14外面简图;
图17是表示本发明喷嘴加热方法的简图;
图18是图17所示加热装置的简图;
图19是本发明喷嘴的简图;
图20是本发明喷嘴的简图;
图21是本发明喷嘴的简图;
图22是本发明喷嘴的简图;
图23是图22剖面简图;
图24是图22外面简图;
图25是图23外面简图;
图26是本发明喷嘴侧板的简图;
图27是本发明喷嘴侧板的简图;
图28是本发明喷嘴的简图;
图29是本发明喷嘴的简图;
图30是本发明喷嘴的简图;
图31是说明一般摩擦阻抗的简图;
图32是本发明加热装置构成的简图;
图33是对本发明喷嘴壁厚进行测定的简图;
图34是本发明加热装置构成的简图;
图35是本发明加热装置构成的简图;
图36是表示本发明喷嘴温度测定方法的简图;
图37是表示本发明喷嘴A唇宽度方向温度偏差的曲线图;
图38是表示本发明喷嘴B唇宽度方向温度偏差的曲线图;
图39是表示一般喷嘴A唇宽度方向温度偏差的曲线图;
图40是表示一般喷嘴B唇宽度方向温度偏差的曲线图;
图41是表示使用本发明喷嘴的拉伸工艺前片材宽度方向厚度偏差的模式图;
图42是表示使用本发明喷嘴的拉伸工艺后片材宽度方向厚度偏差的模式图;
图43是表示使用一般喷嘴的拉伸工艺前片材宽度方向厚度偏差的模式图;
图44是表示使用一般喷嘴的拉伸工艺后片材宽度方向厚度偏差的模式图;
图45是表示使用本发明喷嘴的拉伸工艺前片材宽度方向厚度偏差的模式图;
图46是表示使用本发明喷嘴的拉伸工艺后片材宽度方向厚度偏差的模式图;
图47是表示使用一般喷嘴的拉伸工艺前片材宽度方向厚度偏差的模式图;
图48是表示使用一般喷嘴的拉伸工艺后片材宽度方向厚度偏差的模式图;
图49是表示本发明熔融材料状态的模式图。
最佳实施形式
本发明的片材制造方法是把从喷嘴前端缝隙排出熔融材料形成片材并利用冷却辊把前述片材冷却后进行固化的片材制造方法,其特征在于能对前述喷嘴的片材宽度方向端部中的熔融材料排出时的温度相对中央部独立地进行调整。
本发明的片材制造方法是从形成于喷嘴前端的缝隙排出熔融材料形成片材并利用冷却辊把前述片材冷却后固化的片材制造方法,其特征在于以前述喷嘴的片材宽度方向端部中的熔融材料排出时的温度比中央部平均温度更低的方式排出前述熔融材料。
当片材宽度方向端部厚度比制品部厚2倍以上时,在刚从喷嘴缝隙排出熔融材料后,因片材端部厚度加重,由于重力的影响使端部比制品部片材流动方向更下垂。因此,片材制品部和端部的轨迹分布宽度h的最大值变大。变成这种状态时,下垂的片材端部因至落到冷却辊上的距离变短,被冷却辊急速牵引,产生了较大的缩颈现象,端部翘起现象显著。这种状况表示为图1(c)、(d)。
另一方面,把本发明可高速拉引片材的片材最佳状态示意地表示成图1(a)、(b)。即使在片材端部厚的情况下,也能把轨迹23、24间距离(轨迹分布宽h)变小,因在片材端部没有急剧牵引,缩颈或片材端部卷曲变小,能接近电极22。结果能高速稳定地牵引片材。
作为把轨迹分布宽度h变小的方法之一,可以采用实施例所示调整熔融材料温度的方法,使片材制品部与端部的接触冷却辊位置在片材宽度方向中是均匀的。通过调整片材端部的温度使片材张力最适化,使片材轨迹的分布宽度h变小。不过,在片材端部厚度比制品部厚度大80倍的情况下,因端部过重,即使由温度来进行调整也难以调整轨迹的分布宽度h。轨迹的分布宽度h可以低于15mm,低于8mm较好。最好状态是片材端部厚度是制品部厚度的3倍以上、且30倍以下,h小于5mm。
可以调整熔融材料的温度以使片材制品部与端部的接触到冷却辊的位置在片材宽度方向中变成直线。例如,在喷嘴和冷却辊间,在从片材宽度方向看把片材轨迹投影在与片材宽度方向正交面内图形中,把片材最初接触到冷却辊的位置设为A,最后接触位置设为B,可以把连接A和B的冷却辊外周面最短周长距离L控制在10mm以内,在7mm内较好,最好在3mm内。由此,能使电极进一步接近片材,使冷却辊的牵引速度提高。
可以把片材最初接触到冷却辊的位置A(最上游点A)控制在从冷却辊外周面顶点沿冷却辊外周面两侧75mm的范围内,在50mm范围内较好,最好在30mm范围内,在静电力的基础上,片材重力方向有效地进行作用,能使片材与冷却辊贴靠力达到最大效果。
为了达了上述片材状态,把喷嘴缝隙前端部配置为与冷却辊转动方向反向,从通过冷却辊转动中心的垂直线排出熔融材料。
把从喷嘴缝隙前端部排出熔融材料的方向与最初接触冷却辊的点A中冷却辊切线方向之间的角度定为30-70°,最好是实施例所示的50-65°。
在从喷嘴前端部形成的缝隙排出熔融材料并用静电引力贴靠到冷却辊形成片材的制造方法中,如实施例所示,可以把喷嘴宽度方向端部中熔融材料的温度调整为制品部中的最高温度与最低温度的平均值以下。
在此,所谓冷却辊外周面顶上点,是指在通过冷却辊转动中心的垂直线与冷却辊外周面相交点中的、比转动中心更上部的点,图2中以C点表示其位置。以下,简称为冷却辊顶上C。所谓熔融材料排出方向,是指与喷嘴前端部形成的缝隙拉伸方向平行的方向。以下,简称为缝隙方向。把卷取最终制品部时在端部切落的部分称为片材端部,把作为制品部出厂的部分称为制品部。
本发明的片材制造用喷嘴是把熔融材料从缝隙排出变成片材的喷嘴,是配置有加热装置的喷嘴,该装置具有加热上述唇部件,以使形成前述缝隙的一对唇部件至少一方的宽度方向温度偏差的大小相对从前述缝隙排出的熔融材料温度与室温差的绝对值在3%以内,最好在1%以内。
在此,所谓宽度方向是指,使用前述喷嘴使熔融材料片材化时、与片材宽度方向平行方向为宽度方向。前述唇部件宽度方向的温度偏差大小是指多点测定沿宽度方向的测定直线上的温度、其测定值的最大值与最小值的差,在本发明中,前述唇部件宽度方向温差是唇部表面温度,即唇部件的表面温度,在下述定义的位置处测定。在图36中图示了唇宽度为1200mm的喷嘴例。图36(a)表示从B唇侧观看喷嘴的侧视图,图36(b)表示(a)中V-V剖面图。图示中,把喷嘴及片材宽度方向示为X,与喷嘴宽度方向正交的方向为Y,铅垂方向为Z。在把唇部件沿宽度方向X六等分的位置上,用热电偶测定了Y向断面中唇部件外周面处自唇下面沿Z向30mm点处、自唇上面沿一Z向20mm点处及前述二点沿Z向中间点处三点的表面温度。把这三点的平均值作为宽度方向中该位置的温度。在宽度方向中取五点观测该温度后,把其最大值与最小值之差作为温度偏差大小。
熔融材料的温度通常是在前述集流腔宽度方向中数点埋入热电偶进行测定的,用其平均值表示,在本发明中,熔融材料的温度是用喷嘴出口熔融材料的温度表示的。测定可以用辐射温度计测定从喷嘴出口排出的熔融材料。作为这种测定所用的辐射温度计,例如,可以使用株式会社开艾斯(キ-エンス)制“红外线辐射温度计IT2-50(探头(センサ-部)IT2-01)”(商品名)等。
另外,本发明的片材制造用喷嘴是把熔融材料从缝隙排出变成片材的喷嘴,具有形成前述缝隙的一对唇部件的至少一方的加热装置,这种喷嘴的特征在于前述加热装置是一体形成的加热体,且满足下列关系式:
L0<L<1.2×L0 (I)
(这里,L0表示A唇及B唇的宽度方向长度,L表示A唇及B唇宽度方向加热体的长度。)
在从其外部加热前端部上形成的缝隙的反面时,加热的温度分布从外侧向内侧会有温度偏差,如果从外部加热的加热量在宽度方向中基本均匀,就能变成朝向内侧中心部均匀的温度分布,加热变形是在宽度方向中基本具有一定开闭度的变形。
另外,加热体的温度分布偏差大小可以小于0.5℃。加热体的温度偏差大于0.5℃时,被加热的唇部的加热表面温度分布已经变成0.5℃以上的温度分布,不理想。加热体的长度比一对唇部件的长度短时,唇部件端部的温度因放热而变低,不理想,长于1.2倍以上时加热器导热面积过大,消费的电力会多于必要的数量。最好在从模具料斗侧向喷嘴前端方向上一体形成加热体。
本发明的这种片材制造用喷嘴是把熔融材料从缝隙排出变成片材的喷嘴,形成前述缝隙的一对唇部件的至少一方配置有加热装置,其特征在于前述加热装置是由在前述唇部的宽度方向中配列的分别能独立地调整温度的N(N=2,3,…)个加热体构成的,且满足下列关系式:
dn≤t且(Ln/dn)≥0.1且L0<La<(1.2×L0)
(n=1,2…N-1) (II)
在此,L0是指一对唇部件宽度方向长度,Ln是从一端数第n个加热体的宽度方向长度,dn是从一端数第n个加热体和第(n+1)个加热体间宽度方向间隙的距离,t是加热的唇部件平均壁厚。以下说明在此称作平均壁厚的计算方法。从把在形成前述缝隙的一方唇部(B唇)的另一方唇部(A唇)的相对面沿从前述唇部前端朝向集流腔的方向伸出的面开始至与唇部缝隙的相反面为止的最短距离线上的唇部长度作为宽度方向平均值。以图33为例说明平均值的求取方法。以B唇的与A唇对置面中从唇前端朝向集流腔伸出的平面作为P平面,在图33(a)中表示P平面的模式图,图33(b)中表示与喷嘴宽度方向正交的断面即S平面的模式图,在图33(c)中表示S平面的断面图。如图33(c)所示,测定排出方向中均匀的五个位置的长度,把A唇侧定为ta1、ta2、ta3、ta4、ta5,把B唇侧定为tb1、tb2、tb3、tb4、tb5,则把tsa=(1/5)×(ta1+ta2+ta3+ta4+ta5)作为A唇宽度方向S平面的壁厚tsa,同样,把B唇中tsb=(1/5)×(tb1+tb2+tb3+tb4+tb5)作为B唇宽度方向S平面的壁厚tsb。在这些S平面中沿唇宽度方向取五点,这五点的平均值为t。La表示N个加热体的长度Ln与加热体间的间隙的距离dn的总和。并且,在此,n表示从1至N-1的整数。n是只要使朝向唇从左数时和从右数时的任何一方满足条件即可的数。
对实施例来说,图32(a)、图32(b)、图32(c)中表示加热体与唇的距离的关系。图32是表示仅把加热B唇及A唇的加热体取出后从作为唇前端的熔融树脂的出口侧观看入口侧时的示图。图32(a)表示N=2的实施例,图32(b)及图32(c)表示N=6的实施例。70a、70b、70c表示B唇的实施例,71a、71b、71c表示加热B唇的加热体。表示在喷嘴缝隙相反侧上配置着的加热体71a、71b、71c的部分。
因此,对于宽度方向温度来说,即在分割的加热体处存在温度高的部分(在N种情况下有N个高温分布),也可以避免产生较大温度偏差。所以,结果能避免温度偏差引起的唇部不均匀的热变形。其中,由于dn≤t,相对喷嘴内流动的熔融树脂附近的唇温度各个加热体温度高低差(温度偏差)变小,熔融树脂温度偏差变小,即不会产生熔融树脂粘度偏差(不均),宽度方向流量偏差(厚度偏差)变小。
作为可以防止加热体处产生高温部的方式,最好采用在N-1个加热体间的间隙中用良导热体连接,再在前述加热体与前述喷嘴之间配置均热板。
在此,良导热体使用导热率在10W/(m·K)以上的材料制成的部件,导热率大的材料一般为金属制成的,最好是铜或铝。作为实施例,图34表示加热体与良导热体的关系。图34是表示只把加热B唇及A唇的加热体及良导热体取出后,从作为沿加热体前端的熔融树脂出口侧观看入口侧时的示图。90是B唇91a、91b、91c、91d、91e、91f是加热体,92a、92b、92c、92d、92e是良导热体,该实施例使用的是铜。
对于均热板来说,使用导热率在10W/(m·K)以上的材料制成的部件,可以使用一般的金属部件,作为导热率高的材料,可以使用铜或铝,最好是用吹砂磨蚀法等把表面粗化形成均匀的表面粗糙度,用氧化铬等放射率高的材料涂层。
作为实施例,在图35中表示了加热体与均热板的关系。图35是表示只把B唇及对B唇加热的加热体及良导热体取出后,从作为唇前端的熔融树脂出口侧观看入口侧时的示图。90是B唇,91a、91b、91c、91d、91e、91f是加热体,93是均热板,该实施例中使用铝板,用吹砂磨蚀法把该铝板表面粗化,使表面粗糙度均匀。
当设想被加热的喷嘴放热时,加热装置可以是沿宽度方向分割为多个加热体,分别能独立地调整温度。根据这种方法,对沿宽度方向放热影响不同的场合有效。
最好是用绝热材料对喷嘴唇部相反侧的加热体外周部进行保温。这样就能减少放热引起的热散失影响,即使不对加热体作太多的研究,效果也会很好。
作为绝热材料只要是导热率低的材料且具耐热性的材料就可以,最好使用陶瓷纤维或铝纤维制的绝热材料。例如,可以使用尼奇阿斯(ニチアス)制的“细花线(フアルンフレツクス)”(商品名)或“红棉(ルピ一ル)”(商品名)或者特恩卡(テンカ)制的“特恩卡阿路塞恩(テンカアルセン)”(商品名)等。
加热装置可以是使用灯管或红外线或远红外线的加热装置。当利用这种光加热时,由于使用辐射热加热可使在A唇和B唇前端部间形成的间隙相反侧的喷嘴外周能达到均匀热量,因此比较理想。例如,使用沿唇宽度方向连接的一灯管即在唇宽左右处有电极、在唇宽度方向中使长形圆管状物中放电的灯管,多个灯管在宽度方向中基本均匀并列,通过使与在离A唇和B唇前端部间形成间隙的相反侧的喷嘴外周面的距离相等,从而可以沿宽度方向进行均匀加热。另外,为了在喷嘴外周面中容易吸热,把表面粗化,并且涂黑可以提高辐射率。
其他的方法有,给前述A唇和/或前述B唇通直流电加热时,使A唇和/或B唇因焦尔热直接从内部发热使温度变均匀。作为接通电流的方法,例如在A唇和/或B唇二处开有电极用穴,并切削阴螺纹,插入螺钉由螺钉部作为电极接通电流。二处电极位于尽量与唇宽度方向两端部接近的位置,把一端作为一电极(正极),一端作为另一电极(阴极)就能均匀加热。
另外,对前述A唇和/B唇也可以使用高频感应加热。在这种情况下,因A唇和/或B唇从内部加热,可以把温度变均匀。
此外,最好是A唇和/或B唇壁厚基本是均等的。在此,对于壁厚来说,如先前说明的,是指从把形成有间隙部的B唇的与A唇对置面沿从前述唇前端向前述集流腔的方向伸出的面起至与唇间隙相反侧的面为止最短距离线上的唇部长度。以将B唇的与A唇对置面沿从唇前端朝向集流腔的方向伸出的平面作为P平面的模式图表示在图33(a)中,图33(b)中表示与喷嘴宽度方向正交的断面即S平面的模式图,在图33(c)中表示S平面的断面图。如图33(c)所示,测定垂直方向中均匀的五个位置的长度,在A唇侧定为ta1、ta2、ta3、ta4、ta5,在B唇侧定为tb1、tb2、tb3、tb4、tb5,在这些S平面中沿唇宽度方向取五点,把相对这二十五个点平均值的最大值与最小值之差称作偏差。当壁厚基本均匀时,从喷嘴周边至内部温度分布变成一定,温度差引起的热膨胀可以形成在喷嘴本体壁厚向中均匀分布的形态。另外,壁厚偏差在其平均值的10%以内,并且,使用满足(I)式的一体形成的加热体,或满足(II)式那样的具有间隙的方式使用多个加热体,当从外部对A唇和/或B唇前端部间形成的间隙的相反侧面加热时,热传导与距离成正比地传导,并且利用从一体形成的加热体或间隙设定得比平均壁厚更小的多个加热体的热传导干涉,在熔融材料流路附近中,容易把温度偏差控制在熔融材料与室温的差绝对值的3%以内,并且,相对熔融材料的温度进行的加热也能均匀地进行,效果非常好。
此外,前述A唇和/或B唇的后部中,沿宽度方向基本均匀地赋予固定力的固定部件可以是与喷嘴本体相同的材料。当喷嘴本体部件产生温度偏差时,当该固定部件的热特性即温度、热膨胀、导热率的不同时,固定部件与A唇及B唇安装面中产生限定点而成为歪扭变形式连接。
另外,本发明的这种喷嘴是把熔融材料从缝隙排出变成片材的喷嘴,其特征在于配置有端部密封部件,该端部密封部件能对形成前述缝隙的一对唇部至少一方的宽度方向两端面分别可滑动地赋能。其中,前述端部密封部件为由固定在唇部件上的端部压制件赋能的结构。并且,配置有对喷嘴加热的加热装置,使宽度方向温度偏差大小控制在相对片材化的熔融材料温度与室温的差绝对值在3%以内。
因此,因没有对唇部件的宽度方向端部进行约束,利用熔融材料的内压及喷嘴的热膨胀变形,使喷嘴前端间隙开度在宽度方向上一定,不会产生厚度偏差。即使唇部件端部侧板的温度与唇部件的温度不完全相同也不会因温度差引起膨胀量差异,所以伸长差引起的约束力不会起作用,并且,由于均匀加热使宽度方向温度偏差的大小控制在相对片材化的熔融材料温度与室温的差绝对值在3%以内,喷嘴变形是在宽度方向中基本均匀的变形,不会产生宽度方向的厚度偏差。不过,在排出量进行变化,在这时,通过调整制膜速度可解决。作为即使由唇部件形成的缝隙在宽度方向上有一定开度也难以产生厚度偏差的设计,是将与缝隙宽度方向垂直断面的断面积低于集流腔断面积的1/20,并且,前述缝隙可以采用是从前述缝隙的集流腔部朝向唇前端部长度的1/4以下的T型模方式。也可以采用涂膜吊架模方式,但如现有技术所述的那样,对应于唇间隙开张量设计上的压力平衡受到破坏后产生宽度方向厚度偏差需要预先预测上述厚度偏差的设计,不过,实际上预测较难,抑制厚度偏差更难。因此,根据T型模方式结构,希望能发挥超出采用前述涂膜吊架模方式的日本专利2598617号中公开的技术的性能。
由于基本均匀加热,使宽度方向温度偏差大小相对于片材化的熔融材料温度与室温的差绝对值在3%以内,即使加热喷嘴,在喷嘴宽度方向中也容易均匀变形,更能发挥超出特开平9-277343号公报中所公开技术的性能。
端部密封部件端部压力最好满足下述条件式(III):
μF<P<F[Pa] (III)
在此,μ是端部密封部件相对唇部的静摩擦系数,F是压力,P是熔融材料的内压。
这里的摩擦系数μ是用以下实例所述的倾斜法测定的。如图31所示,缓慢倾斜置有重W的物体的平面,在某角度下物体克服摩擦开始滑动,这时的角度称作摩擦角θ。此处的摩擦系数定为μ,摩擦力是物体垂直于平面的压力Wcosθ与μ的乘积μWcosθ。与沿该面的滑动力(Wsinθ)相除得出μ=tanθ,所以,测定摩擦角就能得出该静摩擦系数。作为简便的方法,有类似这种方法的方法,即,也可采用在水平方向上牵引物体,测定物体开始动作瞬间的推力的水平法。作为用这种原理的市售测定器已知的有“摩擦系数测定器94I型(HEIDONトライボギアミユ-ズ)”。
随后,计算压力F,如根据螺钉结合力得出压力F,镙钉的结合力是按JIS规定的镙钉直径和拧合扭矩计算的,例如,根据《JIS几种机械设计制图便览》(大西清著,理工学社发行)中记载的记算方法进行计算。根据使用多少枚这种螺钉,计算出对端部密封部件的压力,因本发明中的F是换算压力,可以根据所用端部密封部件面积按比例求出。
实际上压力测定,例如可以是在唇部与压件之间夹持市购的压力测定膜(富士压膜(プレスケ-ル))进行测定。其测定原理是:使用在支承体中央部涂布有发色剂层和显色剂层的膜,发色剂层中的微胶囊在压力作用下受损,其中的发色剂吸附于显色剂,在化学反应的作用下发色。其它方法还有使用市购的“接触式测定仪(尼斯达(ニッタ)株式会社制)”的测定方法,这种方法是,使配置有并列电极的二枚片材组合成探测片,利用相应压力的电阻值变化来进行测定。
内压P是根据喷嘴流路设计中流到喷嘴的熔融材料在单位时间内输入的排出量,利用压损式、连续式、压力平衡式算出的。实际上熔融材料的内压是使用市购的“树脂压力传感器(株式会社小型(ダイニスコ)制)”等测定的。市购有各种类型的传感器,把其装在挤压机至喷嘴的流路中就能测定该区的内压。
所谓满足上述(III)式,是指端部压件的压力比集流腔宽度方向端部中熔融材料的内压大,即不会产生熔融材料的漏溢。并且,上述内压比端部密封部件与唇部间的摩擦力大,意味着密封部件与唇部间摩擦不会阻碍内压引起的唇前端部开张。当要阻止这种唇部开张时,即当在内压下唇部的前端部相对端部密封部件不滑动时,唇部前端部宽度方向端部不会像没有针对内压引起这种开张的阻碍因素的宽度方向中央部那样开张。也就是,在宽度方向中央部与端部,唇部开张程度变得不同,缝隙在宽度方向中变得不均匀。如果满足上述条件式(III),内压引起的唇前端部开张度在宽度方向中基本均匀,即使内压变动,因只是整体排出量变动,会产生宽度方向排出量分布形状几乎不变化的状况。通过调整固化片材过程的速度,就能简单地调整整体排出量,在排出开始后的早期阶段就能获得所期望的厚度分布。
另外,端部密封部件材质最好是由前述熔融材料内压引起的变形在弹性变形范围内的材质。因此,可以是熔融材料不会从端部漏溢的材质。进一步来说,端部密封部件的材质最好是相对唇部件(如不锈钢)的静摩擦系数小于0.2。当静摩擦系数大于0.2时,压力变大,即,根据(III)式,压力大至五倍以上时,唇部在端部受到约束,因中央部的唇间隙由熔融材料的内压扩开,会有树脂片材厚度的不均有中央部变成凸形形状的情况。当静摩擦系数小于0.2时,在压力大的情况下,即使根据(III)式压力大至五倍以上时,利用调整机构使唇端部成滑动状,即不会使熔融材料漏溢,也不会产生由唇端部约束引起的厚度偏差。所以,端部密封部件与唇部接触面的摩擦系数最好小于0.2。上述静摩擦系数等特性实际上也可以利用喷嘴所使用的温度来获得。
例如,在制造聚酯片材的情况下,因大多数是把熔融树脂的温度上升至300℃的,最好是端部密封部件在300℃中都能满足上述摩擦系数。作为满足这些条件的材质,如果使用金属,可以用铝或不锈钢表面研磨的部件或铜、磷青铜等,如果使用树脂,如有聚酰亚胺系树脂“贝斯派路(ベスペル)”(太有和(デユポン)制)、“TI聚合物”(东乐制)、“优比毛路(ユピモ一ル)”(宇部兴产制)等。另外,为了不伤害唇部,可以使用比唇部材质表面硬度更低的材料。
“贝斯派路(ベスペル)”的特性是在300℃高温下摩擦系数小,所以是适合的。
本发明的这种喷嘴是把熔融材料从缝隙排出形成片材的喷嘴,这种喷嘴在形成前述缝隙的一对唇部件中至少其中一方唇部件在成对的唇部侧宽度方向一样平坦的对置面,且在前述唇部件的中央部间形成有沿宽度方向延伸的集流腔。
这种喷嘴的特征在于,只在与具有前述对置面的存部件的B唇成对的存部件A唇中只设置有对前述缝隙大小进行任意调整的厚度调整装置。
调整侧的A唇通过调整使唇的前端变形,而对置着的B唇侧为了成为A唇调整机构的基准,因尽可能避免变形,不包含(特别是机械的)调整机构。对于加工来说,B唇没有复杂的结构,可以把与A唇对置的面制成平坦的。在A唇中,前端部也可以不制成复杂的结构而是平坦的。
例如,要得到厚10μm的树脂片材,把A唇和B唇的缝隙设为t,考虑到进行把纵向拉伸五倍、横向拉伸三倍的二轴拉伸的情况。理论上,因排出量是以前端部间隙3次方成正比地进行变化的,当间隙只变形了±Δt时,产生下述关系式(IV)范围的排出量偏差。但是,在这情况下忽略了伴随体积减小的宽度变化,即缩颈。
K(t-Δt)3≤{Q=K(t)3}≤K(t+Δt)3 ……(IV)
K是比例常数,Δt是变位量,Q是排出量。
例如,在t=2mm,A和B唇一方的间隙面的喷嘴宽度方向上的平面度为20μm的情况下,把K=1代入式(IV)时,排出量偏差为0.97<Q=1.0<1.03,从喷嘴直接排出后的片材厚度偏差为6%。在此所谓平面度是指,表面最大高度和最小高度之差,测定方法可以使用如在精密平台上用精密的三座标测定器使度盘指示器在喷嘴宽度方向滑动读出最大变位来进行测定。
在t=2mm的情况下,A及B唇一方的间隙面的喷嘴宽度方向平面度为10μm时,刚从喷嘴排出后的片材厚度偏差变为3%。
随后,在拉伸工序中,因具有厚度薄处易拉伸而厚度厚处不太被拉伸的倾向,会使厚度偏差进一步扩大。
因此,对于用作磁记录媒体用带等厚度偏差精度严格的制品等来说,为了把这种厚度偏差变小,使用喷嘴调整机构可以使厚度调整到制品标准厚度偏差的程度。结果,存在的问题是调整要花费较多时间,即使达到制品标准的厚度偏差,会使具有调整机构的唇前端部过度变形,之后不能维持制品标准的厚度偏差。
因此,要把唇前端部的平面在宽度方向中,其最大高度与最小高度之差控制在20μm以内,最好把最大高度与最小高度之差控制在10μm以内。
从加工方面来说,只进行前端平坦加工,因整体结构倾斜等是误差的主要因素,B唇相对A唇的面整个都是平坦的,最好是整面上最大高度与最小高度之差在10μm以内。特别是在利用于片材厚度在10μm以下的磁记录媒体用带的情况下,对厚度偏差精度的要求高,因组装喷嘴的组装精度极大地影响着厚度偏差,因此B唇相对A唇的面要完全平坦化。这样,容易加工,并且容易达到加工精度,也容易组装。因B唇侧没有调整机构,没有调整引起的变形,调整时的基准面稳定,在A唇侧的调整机构中,相对控制量,最好是A唇及B唇间隙的调整量(操作量)相对应来构成调整机构。而在具有调整机构的A唇进行变形的情况下,也能把B唇校正到基准,所以非常理想。即使具有残留永久歪斜这样的变形,也可以很经济地只更换A唇。与A唇和B唇均有调整机构的情况相比很有利。也就是说,只在A唇中设置有调整机构是理想的。根据这种理由,在A唇中要有在宽度方向中扩宽熔融材料的集流腔。也可以设置在B唇侧,在集流腔部由接受的熔融材料的内压引起B唇变形。这种情况下,长时间使用会产生变形而不利。另外,从B唇加工角度来看,因集流腔部的切削会在B唇上残留加工变形,进而产生的问题是前端部的精度不是设计的那样等,所以,B唇侧上最好没有集流腔。即B唇相对A唇的面变成平坦形状。另外,B唇相对A唇对置面的反相面也可以是平坦的。最好是与相对A唇的对置面基本为平行的面。这样组装时在对置于A唇面的反相面中重力朝下方把B唇置于平台等平坦的固定台上,在与A唇相对的面上配合A唇进行组装的情况下,位置偏移的可能性降低能更精确地简便地进行组装。如果B唇的与A唇相对的面的相反面为同与A唇的相对的面基本平行的面,因热变形均匀,能构成更高精度的前端部间隙。
调整机构是由前述A唇上的调整装置使前端部进行机械变位并对与B唇前端部的间隙量进行调整的厚度调整装置。作为调整装置,可举出的方式有给由马达与直动机构组合而成的唇部前端部变位可调装置、压压元件、磁致伸缩元件、静电元件、加热体赋热后利用热膨胀使调整机构伸缩。最好是采用对高温状态下也可稳定使用的加热体给予热量,以伸缩调整机构的方式。也可使用把A唇前端温度用加热体等调整、使熔融材料粘度变化来调整厚度的方法。利用温度进行的厚度调整常要使用于微调。
在集流腔宽度方向中央部至少80%中与A唇和B唇的间隙部的宽度方向正交的断面的断面面积低于前述集流腔断面面积的1/20,并且前述间隙最好是从前述间隙部的集流腔部朝向唇前端的长度的1/4~1/200。
树脂片材的端部如特公昭63-7133号公报所公开的那样,如在两轴拉伸的情况下,因时时要把使横拉伸缩小或缩颈稳定性的端部变厚,至少是在变成制品部的80%中,与A唇和B唇的间隙部的宽度方向正交的断面的断面面积低于前述集流腔断面面积的1/20,并且通过使前述间隙成为从前述间隙部的集流腔部朝向唇前端的长度的1/4-1/200,所以容易把设计上宽度方向厚度偏差控制在5%以内。
在此,把前述间隙作成从前述间隙部的集流腔部朝向唇前端的长度的1/4-1/200的理由在于,当间隙比从前述间隙部的集流腔部朝向唇前端的长度的1/4大时,集流腔部即使变大,在重力的作用下从唇间隙排出溶融树脂比熔融树脂沿宽度方向扩宽更容易,这是导致宽度方向厚度偏差的原因,时常会产生排出脉动;而当间隙小于该长度的1/200时,由于熔融材料内含物产生肋状疵点,或由于在唇部前端处熔融材料比间隙大的边碴效果,在唇下部附着熔融材料而变成眼垢状,在这种情况下,常常会产生肋状疵点。
为了简易地构成这种结构,最好采用T型模方式。由此可简单地使树脂片材宽度方向厚度偏差变小。
本发明的这种片材制造装置的特征在于具有这种片材制造用喷嘴。
进一步来说,本发明的片材的特征在于是利用这种片材制造装置及制造方法制造的。
下面,用示图来说明本发明的片材制造方法及片材制造用喷嘴的一实施例。但本发明并不限定于此。
图2及图3是表示用于造出本发明片材的制造装置构成的一实例简图。在图2及图3中,4是喷嘴,5是冷却辊,22是使片材带电的电极,10是片材,25、26是摄入各个喷嘴与冷却辊间的片材轨迹映像的镜头及其对照片进行图形解析的装置。
图2中的喷嘴配置在比通过缝隙前端与冷却辊的中心的垂直线更位于转动方向的反向侧处。这样容易使片材落到冷却辊上的位置落在冷却辊中心线附近,这是最好的实施方式。在片材牵引速度慢的情况下,也可把片材牵引角度近垂直方向使喷嘴缝隙前端处于冷却辊中心线附近。
喷嘴及冷却辊的大小没有特别的限定,在使片材接触冷却辊顶上附近时,为了只能使片材的接触面近水平,冷却辊的直径可以大些。多数情况下冷却辊的直径为1.0m左右,最好是使用2.0m左右的大型冷却辊。
冷却辊的表面是由所制造的片材特性确定,如果表面粗度最大高度Ry为0.5μm就能获得光滑的片材。不用说若是低于0.5μm更光滑的表面粗度则更好。在片材光滑度要求不太高的情况下,表面粗度的最大高度Ry也可以为1.0μm。
使片材带电的电极,可以使用金属丝状电极、片状电极等种种方式。
对于喷嘴的缝隙方向,与片材最初接触到冷却辊的点A的切线方向(片材牵引方向)形成的角度θ可以比90°小,为30-75°较好,最好在50-65°的范围内。这样,因片材的牵引相对从喷嘴缝隙的排出能顺利进行,能把片材轨迹分布宽度h变小。
为了把片材排出角度达到上述适合值,较好的方法之一就是使喷嘴倾斜安装,但有时角度调整、安装精度等比较复杂。这时,如图2所示,使用只使缝隙角度变倾斜的构造的喷嘴是最好的方法。
片材厚度测定如图8所示,在冷却辊5与拉伸工序6间插入与厚度计8同样的拉伸前片材厚度计31,在联机在线中由监测装置32测定厚度,即使在没有导入厚度计的情况下,也可以从冷却辊上剥离片材、采取片材样品在离线中测定其厚度。
图3所示25、26是简便高精度测定片材轨迹分布宽度h的一例。在该手法中,由镜头记录从端部沿宽度方向观看片材的影像,用图形解析求出片材轨迹的分布宽度h。详细求解片材轨迹分布宽度h的方法如图1c所示,把片材制品部轨迹中任意位置S处的法线与端部轨迹交点作为T,S-T间的距离就是h。在图像解析装置中附加的功能有计测被摄入映像任意两点的距离,只要有该功能就能简便精确测定。摄入图象的镜头使用了分辨率特别高的镜头。根据本方法也能同样测定片材的接触位置。
对制作本发明片材状态的较佳喷嘴结构实施例,由图4表示了其简图。图4中,16是用端部封闭熔融材料的侧板,27是密封熔融材料接触面的密封件,28是用于通过密封件对流过喷嘴端面的熔融材料加热的平板加热器,29是用于加固密封件的挤压螺钉,30是用于对集流腔附近温度进行调整的冷却配管。
为了调整片材轨迹分布宽度h,调整喷嘴宽度方向端部的熔融材料温度的方法是简便且精确度高的手法。图4所示的喷嘴结构可以对宽度方向端部处的温度进行调整。平板加热器28为与密封件一同加热端部的熔融材料的结构。平板加热器虽是装有由树脂制的橡胶加热器(ラバ-ヒ-タ-)等的简易类型,但时常处于近300℃的喷嘴加热部是金属制的。也可以是装有筒式加热器的加热方式。
在喷嘴端部中从侧板向喷嘴上面设置的冷却孔是以冷却端部熔融材料温度为目的而设置的孔,是利用内部流过空气进行冷却的简便方法,很容易对温度调整。冷却剂除了温水外,也可以使用蒸汽等。
密封熔融材料的部件可以是依靠挤压螺钉29压入而以某种程度被压瘪的形式进行密封的部件,作为材质可以是SMS板或铝等。即使使用树脂系的“特氟隆”或“贝斯派路”等原材料,也能获得可靠地密封。
在利用上述结构的装置制造片材时,首先从喷嘴排出熔融材料,把片材卷附在冷却辊上并提高牵引速度。可以在这时不用电极,等上升到目标速度后对电极进行调整,最好是一边配合片材轨迹的分布宽度h、电极位置、牵引速度一边渐渐进行调整。这种操作手法既可以用人手的手动操作方法也可对一系列动作进行编程而进行自动调整的方法。
当调整h时配合上下述记载进行调整时,可以把熔融材料中央部与端部轨迹变成更相近的状态。在图49中表示了从喷嘴到冷却辊间熔融材料的轨迹。为了方便起见,把图49中的水平方向设为x,把垂直方向设为y进行说明。
从图49来看,在熔融材料的宽度方向各部轨迹中,从喷嘴排出熔融材料时中央部与端部所成角度ψ可以在20°以内,如果在10°以内更好。这样容易调整轨迹分布宽度h。
在熔融材料从喷嘴排出到接触到冷却辊上的宽度方向各部轨迹中,熔融材料宽度方向中央部的轨迹处于比端部的轨迹更垂直方向上方的良好的状态。这样能把给熔融材料赋予静电引力的电极接近熔融材料。
另外,把在上述状态下对熔融材料赋予静电引力的电极向熔融材料下落的垂线距离可以定在3mm以内,最好是定在2mm以内。
为了把熔融材料的状态进行这样的调整,采取的方法是对喷嘴宽度方向的温度进行调整。
如上所述,制造片材时可以把片材制品部与端部的轨迹分布宽度h变小,因能把片材与电极距离确定在最适位置关系处,能稳定地高速牵引片材。结果能大幅度地降低成本。
下面说明喷嘴的最佳实施例。图9是本发明喷嘴一实施例的宽度方向断面简图;图10是与该喷嘴宽度方向正交的断面简图,表示图9中X-X断面;图11是该喷嘴宽度方向正视简图;图12是该喷嘴侧视简图。
喷嘴是由A唇1和B唇2二个对置面对置组合成的。在A唇1中,如图11所示把多个调整机构部件14大致沿宽度方向等间隔配置,在调整机构部件14内埋入能分别控制加热量的加热体15。由图中未示出的电源通过电线对加热体15通过电流而赋予热量。使该调整机构部件14热膨胀来推压着A唇34的前端部,把与B唇35的间隙12变窄。控制流过加热体15的电流量即热量,就能利用调整机构部件的热膨胀控制推拉。
A唇34和B唇35利用多点支撑部件19相结合。A唇34具有把熔融材料在宽度方向中扩宽的为空洞部的集流腔11,在宽度方向的整个宽幅中设置有从集流腔连通着的空隙部即前端部间隙12。B唇35的与A唇34相对的面101加工精度达到宽度方向最大高度与最小高度之差为10μm。
如图10和图12所示,在A唇34外侧配置片材加热器36,在B唇35外侧配置片材加热器37,并且,在片材加热器36的外侧配置有绝热材料33,在片材加热器37的外侧配置绝热材料33,且在唇上部配置绝热材料33,以尽量不向与喷嘴相对侧上散发加热器的热量,或者散放被加热喷嘴的热量。片材加热器36及37如图11的片材加热器36a、36b、36c、36d、36e所示,因使喷嘴宽度方向温度均匀,在宽度方向被分割,相应各片材加热器,如图11、图12所示地设置有测温体(铬镍铝镍等热电偶)38a、38b、38c、38d、38e,严格测定宽度方向温度并控制成均匀的。
如图9、图12所示,通过固定在A唇34中的端部挤压部16a和固定在B唇35中的另一端部挤压部16b以比喷嘴内部熔融材料内压更大力的推压编号为27的端部密封部件。端部挤压部件16a与端部挤压部件16b是分开部件的理由在于,当两者为一体且分别对A唇和B唇加强固定时,端部挤压部件约束着A唇和B唇,在熔融材料内压作用下使唇间隙张开的情况下,因与喷嘴宽度方向中心部相比,两端部唇间隙开张小,因此,本发明内压导致的开张度会阻碍喷嘴宽度方向中基本均匀的功能。这样,除了利用内压能防止间隙在宽度方向不均匀的效果,即使端部挤压部件16a及端部挤压部件16b的热膨胀进而端部密封部件27的热膨胀与A唇及B唇的热膨胀完全不一致,因不会产生由热膨胀差引起的端部约束,容易使喷嘴宽度方向处唇间隙的张开量成一定。
喷嘴由集流腔侧部件与A唇及B唇这三个部件构成时的实例表示在图19-21中。模具料斗侧部件44与A唇34是用A唇侧点支撑件45i1、45j1、45k1、45l1、45m1结合的,模具料斗部件44与B唇35是用B唇侧点支撑件45i2、45j2、45k2、45l2、45m2结合着的。喷嘴的加热是由上部片材加热器80及A唇侧的侧面片材加热器81以及B唇侧的侧面片材加热器82进行的。
其他的加热方法实例如图17中所示喷嘴断面图。在A唇与B唇前端部间形成的间隙的相反面外侧配置有远红外线加热器群40,其外侧配置有辐射远红外线的辐射板42,从而在A唇与B唇前端部间形成间隙的相反面上均匀地供给辐射热。同样,在B唇侧也配置有远红外线加热器群41以及辐射远红外线的辐射板43。在图18中表示了从图17的P向观看的局部透视图。这是横跨A唇及B唇宽度方向整体使用一根远红外线加热器并从集流腔向喷嘴前端方向中配置数根形成的结构。在这种构成中,能高效地把远红外线加热器的辐射热供给喷嘴,并能对A唇及B唇前端部间形成间隙的相反面进行均匀加热,从而使喷嘴的散热平衡变好,形成非常好地加热形态。
下面说明喷嘴的其他实施形式。图22是用于制造本发明树脂片材的喷嘴宽度方向断面简图;图23是用于制造本发明树脂片材的喷嘴的与宽度方向正交断面的简图,表示图22中X-X断面;图24是用于制造本发明树脂片材喷嘴中宽度方向正面图的简图;图25是用于制造本发明树脂片材喷嘴的侧视简图。
该喷嘴是由A唇34和B唇35二个相互的对置面对置组合成的。在A唇34中,如图24所示,把多个调整机构部件14大致沿宽度方向等间隔配置,在调整机构部件14内埋入能分别控制加热量的加热体15。由图中未示出的电源通过电线通上电流使加热体15赋予热量。使该调整机构部件14热膨胀推压A唇1的前端部,把与B唇35的间隙变窄。控制流过加热体15的电流量即热量,利用调整机构部件的热膨胀进行推拉控制。
A唇34和B唇35利用多个点支撑部件19结合。A唇34具有把熔融材料在宽度方向中扩宽的空洞部即集流腔11,在宽度方向的整个宽幅中设置有从集流腔连通着的空隙部即前端间隙12。B唇35相对A唇34的面101加工精度达到宽度方向最大高度与最小高度差为10μm。
在图22中,点支撑部件19群是由按图22所示的集流腔11的各部熔融材料的内压Pa、Pb、Pc、Pd、Pe与连接用X号所示的各压力的重心位置和各点支撑部件19线段长度La、Lb、Lc、Ld、Le分别相乘的力矩相等的方式配置的19a、19b、19c、19d、19e构成的。也就是说,按Pa×LaPb×LbPc×LcPd×LdPe×Le的形式配置的。各点支撑部件在图23面内方向的各个中心位置处用点支撑部件固定着A唇34和B唇35。因此,由于熔融材料的内压力矩在宽度方向中基本是均匀的,前端部的开张量在宽度方向中也基本均匀。
喷嘴由集流腔侧部件与A唇及B唇这三个部件构成的实例如图28-30所示。结合集流腔侧部件与A唇的各点支撑部件45是由以图29所示的集流腔11各部熔融材料的内压Pi、Pj、Pk、Pl、Pm与连接用X号所示这些压力的重心位置和固定集流腔侧部件与A唇各点支撑部件45连接线段长度Li1、Lj1、Lk1、Ll1、Lm1分别相乘的力矩相等的形式配置的45i1、45j1、45k1、45l1、45m1构成的。也就是说,是按Pi×Li11P×Lj11Pk×Lk11Pl×Ll11Pm×Lm11的形式配置的。结合集流腔侧部件与B唇的各点支撑部件45,是由按图29所示集流腔11的各部熔融材料内压Pi、Pj、Pk、Pl、Pm与用X号所示这些压力的重心位置和固定集流腔部件与B唇的各点支撑部件45连接线段长度Li2、Lj2、Lk2、Ll2、Lm2分别相乘的力矩相等的形式配置的45i2、45j2、45k2、45l2、45m2构成的。也就是说,是按Pi×Li2Pj×Lj2Pk×Lk2Pl×Ll2Pm×Lm2的形式配置的。
如图22、图25所示,利用固定在A唇34中的端部挤压部件16a与固定在B唇35中的另一端部挤压部件16b以比喷嘴内部熔融材料内压更大力推压编号为27的端部密封部件。端部挤压部件16a与端部挤压部件16b是分开部件的理由在于,当两者为一体且分别对A唇和B唇牢固固定时,端部挤压部件约束着A唇和B唇,在熔融材料内压作用下使唇间隙张开的情况下,因与喷嘴宽度方向中心部相比,两端部的唇间隙张开小,因此,本发明内压导致的张开度会阻碍喷嘴宽度方向中基本均匀的功能。
图26表示喷嘴端部结构的另一实例,A唇侧挤压部件16a及B唇侧挤压部件16b如图26所示加工成锥状,用在与部件16a及部件16b组合的具有锥体的部件46推压端部密封部件27。根据这种结构,通过简单地调整部件46的锥体部件宽度就容易构成对端部密封部件赋予压力的结构。这样既不会使熔融材料外漏也能顺利地进行厚度调整。
图27表示喷嘴端部结构的另一实例。把A唇侧挤压部件16b加工成图27所示的锥状,利用B唇侧挤压部件16a上安装的螺钉29,通过在部件3的方向调整锥状部件47,就调整了朝向端部密封部件27上的压力。因此,形成给端部密封部件27更简便容易赋予压力的结构。这样既不会使熔融材料外漏也能顺利地进行厚度调整。
实施例1
(1)喷嘴的制造
制造图4所示形状的喷嘴,并构成图2、3、8所示的片材制造装置。缝宽1m,在缝间隙2mm(唇前端部间隙设定为2mm)的喷嘴中,从间隙部处的集流腔部向唇前端的长度为50mm。这时在喷嘴宽度方向中心部中与前端间隙部的宽度方向正交断面的断面面积为集流腔断面积的1/36。A唇与B唇固定部件19配置成与喷嘴宽度方向前端平行的固定部件螺钉19群。喷嘴材质使用不锈钢类的SUS630。从A唇和B唇外周面至集流腔的壁厚最短距离在195mm至213mm的范围内,计算从伸出面至与间隙部相反侧的面最短距离在宽度方向平均值五点的平均厚度,该伸出面是把形成间隙部的B唇的与A唇相对的面从唇前端伸向集流腔的方向的伸出面,A唇与B唇的平均厚度为210mm。在B唇中的与A唇的对置面是放在三座标切削机上加工后用精密研磨机研磨的。随后,测定平面度即测定唇宽度方向的最大高低差。放在精密台盘上用精密的三座标测定器测定读取在喷嘴宽度方向中使度盘指示滑动的最大变位。从前端间隙部的集流腔部朝向唇前端长度方向以10mm间隔测定五处,全都在9μm以内。A唇的调整机构在宽度方向中以20mm间距配置。作为端部密封部件,用10mm厚的“贝斯派路”。所使用的“贝斯派路”对SUS630的静摩擦系数在常温下为0.2,在300℃为0.1。摩擦系数的测定是用与唇部件为相同材料的SUS630作成图31所示倾斜部件的倾斜法求出的。
(2)喷嘴组合体及加热
把B唇载置在水平设置的台盘上,把与A唇侧对置面201的反面202向下,在朝上的A唇侧相对面201上对着B唇侧对置面101载置A唇,用螺钉固定部件19固定,就能简单精确地组装。其中,把A唇的与B唇对置面201及相反面202相互平行精确组装。对端部密封部件的压力因在设计上内压压力为9.8×105Pa(10kgf/cm2),所以用3.92×106Pa(40kgf/cm2)的压力挤压。压力是在压力测定片“富士挤压器”上预先拧上螺钉测定成为上述压力扭矩而进行测定的,用测定的扭矩拧紧螺钉。这时,确定端部密封部件不受破坏的弹性变形范围。用11个加热器(宽度方向大小为91mm的加热器无间隙地并列设置)加热被组装的喷嘴至280℃,组装到图8所示的制膜装置中。用绝热材料覆盖住喷嘴及加热器外周。绝热材料用尼奇阿斯(ニチアス)制的铝纤维“红棉(ルピ一ル)”毡状物。被加热的喷嘴温度是用K型热电偶(38a-e)即铬镍铝镍系热电偶横跨过喷嘴内部细部测定的。作为喷嘴内部温度,是在A唇及B唇宽度方向11个点处、在从形成间隙部的B唇的与A唇对置面中从唇前端朝向集流腔方向伸出的面至与该间隙相反面最短距离的中央面中的宽度方向11点处,以及在A唇与B唇前端部间形成间隙的反相面方向中约5mm点处沿宽度方向11个点处进行测定,共计在一侧唇处测定了33个点处的温度。但是,因集流腔部是不能测定的,在该部分中,测定了从集流腔面朝喷嘴内部为5mm的点。因喷嘴散热结果使端部处温度变低。在宽度方向端部中,把可独立控制的加热器的温度设定为约高5℃。其结果经测定从形成间隙部的B唇的与A唇对置面中从唇前端朝向集流腔方向伸出的面至朝与该间隙相反面方向中的温度偏差为从外周向内部温度梯度约5℃,相对离A唇与B唇组合面的距离相同的面,温度分布变为±1℃。把A唇喷嘴宽度方向温度分布表示在图37中,把B唇喷嘴宽度方向温度分布表示在图38中。A唇与B唇宽度方向温度偏差大小是用热电偶测定的唇表面温度表示的,即用与唇间隙相反侧的面的表面温度表示的,该表面温度为,在将唇沿宽度方向六等分(167mm间隔)的位置处,从与宽度方向正交方向的断面的外径线上(即描绘唇表面的画线)的唇最前端部看,在排出方向反相侧30mm的点位。从唇最后端部为在排出方向20mm的点位以及在唇最前端部与最后端部的排出方向中间点位共三点位处的表面温度。取这三点的平均值,在宽度方向中取五点观测该温度的平均值为284℃,最大值与最小值差为2℃。这时的熔融材料为聚对苯二甲酸乙二酯聚合物的温度是用辐射温度计在喷嘴出口处对片材状熔融材料测定的,为280℃,室温为25℃。
(3)片材制膜
使用以上所述式样的装置,首先,把从喷嘴按200kg/hr排出量挤压出的熔融材料以转速为5m/min的转动速度卷绕在冷却辊上。随后,把设置在冷却辊上的电极电压升至3kV。起动图像解析装置以测定这种状态中片材轨迹分布宽h,并开始对冷却辊牵引速度渐渐进行增速。增速时由排出量增加、冷却辊牵引速度增加、电极的电压调整与定位、片材厚度测定与调整、h的测定、喷嘴侧板的温度调整反复进行h的顺序调整。在冷却辊上,片材厚度在制品部是150μm、端部是500μm。为使片材下落接触位置到达冷却辊中心线,把缝隙前端设置在从冷却辊的中心线向与片材牵引方向反相侧水平方向为90mm、从顶上起垂直方向为20mm的位置处。一边调整片材间轨迹距离h,一边使下落接触位置A、B间偏差变为2mm的方式进行调整。使用集流腔附近的热电偶把喷嘴制品部温度调整为289℃,把端部温度调整为286℃,把片材轨迹的分布宽度h变为1.3mm。这时,片材中央部与制品部间角度ψ为11°。结果是,电极与片材距离能近1.9mm,在电极电压为7.0kV的条件下,能把冷却辊的片材牵引速度增速至91m/min。不会有厚度不均匀的问题,能顺利地获得良好表面的片材。
(4)初期厚度偏差评价
其次,为了对初期厚度偏差进行评价,调整了膜厚度。把从喷嘴排出的在冷却辊上铸塑化的片材的初期宽度方向厚度分布表示在图41中。平均厚度是150μm,片材宽度方向厚度偏差为5μm相对厚度为3%,得到了若干个中央部变为凸型的片材。把在纵向拉伸、横向拉伸后的片材初期厚度分布表示在图42中。平均厚10μm的片材宽度方向厚度偏差为5%。形成了若干个中央部变为凸型的片材。
(5)制膜作业
随后,基于用厚度计8测得的纵横拉伸后的宽度方向厚度数据,由赋予加热体脉冲波形的负载比(接通率)控制相应于宽度方向厚度位置中A唇的各厚度调整机构部件的温度。在此所谓的接通率例如若把10秒内接通加热5秒而剩余5秒内断开加热器进行控制则接通率为50%。控制接通率使测得的厚度数据与目标厚度之差为零,利用热膨胀调整机构部件的长度,通过推拉A唇前端部位置来对A唇与B唇的间隙进行调整,从而调整了片材的厚度。使获得拉伸后的片材厚度偏差达到1.5%。片材变为基本是平坦状的片材。用与制膜机联动的中间卷收机卷收幅宽约为3m的片材,再一边对该中间卷辊的膜开卷,一边切割中心部与边部以卷绕到二辊上。卷绕辊的卷为Φ168mm,被卷片材的幅宽为1.2m,长约10,000m。该膜最终卷收的片材卷状卷材形状为卷宽1.2m,直径为453mm,宽度方向直径偏差为200μm,可以获得非常好的卷状。膜进入工序后约1小时获得了一级制品水平的磁记录媒体用片材卷状物。把至制品化的时间约1小时看作是直到在中间卷收机上卷收到幅宽约3m片材之前将膜通过工序的时间,是直至其后的制造成制品卷状物的时间。
实施例2
(1)喷嘴的制造
与实施例1相同,制造图9-12、22-27、34、35所示形式的喷嘴,如图2、3、8所示地构成片材制造装置。以下记载了与实施例1不同之处。
A唇与B唇的固定部件19如图22-25所示,是从朝向喷嘴宽度方向端部从唇前端与铅直方向倾斜地进行配置的。相对中央部螺钉19,端部螺钉配置在其30mm的上方。作为端部侧板结构,如图27所示,是从A唇侧用密封部件挤压螺钉29用楔作用对端部进行密封的结构。
(2)喷嘴组配件及加热
对端部密封部件的压力因设计内压为9.8×105Pa(10kgf/cm2)压力,所以,用4.15×106Pa(40kgf/cm2)的压力压着。压力是通过在压力测定片“富士挤压器”上预先扭上螺钉测定成为上述压力的扭矩而成的,利用被测定的扭矩固定螺钉。这时,确定端部密封部件不被破坏的弹性变形范围。端部密封部件的挤压只是操作密封部件推压螺钉29,就能很有效均匀地推压密封部件。
(3)片材制膜
使用上述结构的装置开始制膜。在冷却辊上的片材厚度在制品部是110μm、端部是480μm。为使片材下落接触位置到达冷却辊中心线,把缝隙前端设置在从冷却辊的中心线至与片材牵引方向相反侧在水平方向为85mm、从顶上至垂直方向为18mm的位置处。一边调整片材轨迹的分布宽度h,一边使下落接触位置A、B间偏差为3mm的方式进行调整。对于喷嘴的温度条件,使用集流腔附近的热电偶把喷嘴制品部温度调整为290℃,把端部温度调整为289℃,把片材轨迹的分布宽度h变为0.6mm。这时,片材中央部与制品部所成的角度ψ为6°。结果,电极与片材距离能接近到1.3mm,在电极电压为6.4kV的条件下,能把冷却辊的片材牵引速度增速成103m/min。不会有厚度不均匀等特殊问题,能顺利地获得良好表面的片材。
(4)初期厚度偏差评价
其次,为了对初期厚度偏差进行评价,调整了膜厚度。把平均厚度是110μm、片材宽度方向厚度偏差为5μm相对厚度变为2.7%,得到了若干个中央部变为凸型的片材。平均厚9μm的片材宽度方向厚度偏差为4.5%。形成了若干个中央部变为凸型的片材。
(5)制膜作业
随后,测定厚度进行了厚度自动调整。使获得拉伸后的片材厚度偏差达到1.7%。片材变为基本是平坦状的片材。用与制膜机联动的中间卷收机卷收幅宽约为3m的片材,就能一边对该中间卷收辊的膜开卷,一边切割中心部与边部,以卷绕到二个辊上。卷绕辊的卷为Φ168mm,被卷片材的幅宽为1.2m,长约10,000m。该膜最终卷收的片材卷状卷材形状卷宽为1.2m,直径为407mm,宽度方向直径偏差变为180μm,可以获得非常好的卷材形状。
实施例3
与实施例2相同,制造喷嘴,构成片材制造装置,在相同的条件进行制膜。冷却辊上的片材厚度在制品部是110μm、端部是480μm。片材下落接触位置为到达冷却辊中心线,把缝隙前端设置在从冷却辊的中心线至与片材牵引方向反相侧在水平方向为85mm、从顶上至垂直方向为18mm的位置处。一边调整片材间轨迹距离h,一边使下落接触位置A、B间偏差调整为3mm。对于喷嘴的温度条件,使用集流腔附近的热电偶把喷嘴制品部温度调整为290℃,把端部温度调整为288℃,把片材轨迹的分布宽度h变为0.8mm。这时,片材中央部与制品部所成的角度ψ为8°。结果,电极与片材距离能接近到1.5mm,在电极电压为6.6kV的条件下,能把冷却辊的片材牵引速度增速至101m/min。不会有厚度不均匀等特殊问题,能顺利地获得良好表面的片材。
比较例1
(1)喷嘴的制造
制造图6、13-16所示形状的喷嘴,并构成图5所示的片材制造装置。设定缝宽1m、缝间隙1.4mm,把间隙部的从集流腔部向唇前端的长度设为50mm。这时在喷嘴宽度方向中心部中的前端间隙部的与宽度方向正交断面的断面面积为集流腔断面积的1/36。喷嘴材质使用不锈钢类的SUS630。A唇与B唇的固定部件19配置成与喷嘴宽度方向前端平行的固定部件螺钉19群。A唇的调整机构在宽度方向中以20mm间距配置。并且,在B唇侧配置有能用差动螺钉式微调手动厚度调整机构。作为端部结构,用螺钉把端部部件16完全固定。
(2)喷嘴组合体及喷嘴的加热
如图6所示,把B唇载置在平台上,其上载置A唇,通过螺钉拧合连接组装喷嘴。对端部密封部件的推压力因设计内压为17.6×106Pa(18kgf/cm2),装上螺钉拧后压力达到3.92×106Pa(40kgf/cm2)。用筒式加热器把组装好的喷嘴加热到280℃,装在图5所示的制膜装置上。被加热的喷嘴的温度是把K型热电偶(38a-e)即铬镍铝镍系热电偶横跨在喷嘴内部细部进行测定的。作为喷嘴内部温度,是在A唇及B唇宽度方向中测定了11个点,从形成间隙部的B唇的与A唇对置面从唇前端朝向集流腔方向伸出的面至与该间隙反向面最短距离的中央面中沿宽度方向测定了11个点,沿在A唇与B唇前端部间形成的间隙的相反面方向,按约5mm点在宽度方向中测定了11个点,在片侧唇中共计测定了33个点的温度。不过,因集流腔部是不能测定的,在该部分中从集流腔面朝向喷嘴内部测定了5mm的点。结果表明,把形成有被测定间隙部的B唇的与A唇对置面沿从唇前端朝向集流腔方向伸出面朝与该间隙相反面方向的温度偏差大小从外周向内部有不规则的约25℃的温度梯度,距离集流腔的同距离壁厚点的温度分布为±4.5℃。把A唇喷嘴宽度方向温度分布表示在图39中,把B唇喷嘴宽度方向温度分布表示在图40中。A唇与B唇的宽度方向温度偏差大小是用唇表面温度即与唇间隙相反侧表面的温度表示的,在将唇沿宽度方向六等分(167mm间隔)的位置中,用热电偶测定了与宽度方向正交方向断面的外径线上(即描绘唇表面的画线)的唇最前端部中至排出方向相反侧为30mm点位从唇最后端至排出方向为20mm点位以及唇最前端与最后端的在排出方向中间点位共三点处的表面温度。取这三点的平均值,宽度方向中取五点观测的该温度平均值为272℃,最大值与最小值差为10℃。这时作为熔融材料的聚对苯二甲酸乙二酯聚合物的温度是用辐射温度计在喷嘴出口处对片材状熔融材料测出的,为280℃,室温为25℃。
(3)片材制膜
使用与实施例1相同的制造条件。不过,在冷却辊上片材厚度在制品部是35μm、端部是3200μm。结果是片材中央部与制品部间所成的角度ψ为24°,片材轨迹分布宽度h是21mm,将电只能接近到6.2mm,片材牵引速度为40m/min。
(4)初期厚度偏差评价
把从喷嘴排出的在冷却辊上被铸塑化片材的初期宽度方向厚度偏差表示在图47中。由于端部部件完全固定在唇部件上,喷嘴热膨胀等引起的变形在喷嘴中央部与端部是不同的,片材宽度方向厚度偏差在中央部有13%的凸型偏差。另外,因喷嘴温度偏差导致了可视凸凹状的厚度偏差。把纵向拉伸、横向拉伸后的片材初期厚度偏差表示在图48中。片材宽度方向的厚度偏差为36%。中央部具有较大的凸形厚度偏差,拉伸前片材可视的温度偏差也导致产生了可见的凹凸状厚度偏差。
(5)制膜作业
随后,根据纵横拉伸后的宽度方向厚度数据,用在对应宽度方向厚度位置中的B唇的手动调整机构手动调整宽度方向厚度。
尽力调整至厚度偏差为5%。这个作业时间花费了6小时。随后,切换成自动控制运行。通过控制电接通率对A唇厚度调整机构的加热体的热量进行控制。控制接通率使所测得的厚度数据与目标厚度之差为零,推拉调整机构来调整A唇与B唇的间隙,从而调整片材的厚度。使获得拉伸后的片材厚度偏差达到3.0%。片材成为基本是平坦状的片材。用与制膜机联动的中间卷收机卷收幅宽约为3m的片材,再一边对该中间卷辊的膜开卷,一边切割中心部与边部,并卷绕到二个辊上。卷绕辊的卷为Φ168,被卷片材的幅宽为1.2m,长约10,000m。该膜最终卷收的片材卷状卷材状卷宽为1.2m,直径为151mm,宽度方向直径偏差变为850μm,作为卷材状,具有直径偏差。进入膜工序后约23小时就可获得一级制品水平的磁记录媒体用片材卷状物。到制品化之前的时间约为23小时,直到为在中间卷收机上卷收为幅宽约3m片材之前将膜通过工序的时间,直至随后制造成制品辊状物之前的时间。
比较例2
用与实施例2相同的制造条件。不过,在冷却辊上片材厚度在制品部是42μm、端部是3500μm。把喷嘴设置成缝隙前端位置在冷却辊中心线上的形式。结果是片材在冷却辊上的接触位置是自中心线沿水平方向离开64mm的位置。在这种状态下,在不调整片材轨迹分布宽度h的情况下,片材中央部与制品部间的角度ψ为28°,h是26mm,电极必须远至7.0mm,片材牵引速度只能达到32m/min。
比较例3
用与实施例2相同的制造条件进行制膜。不过,所用的喷嘴如下所述。喷嘴的结构如图13-16所示,在各唇上配置有集流腔和调整机构,唇部件的固定螺钉是与唇下面平行配置的。加热用筒式加热器,且中央部与端部共同进行调整。唇部平面度是45μm,侧板部件的固定不用密封部件而是完全用螺钉进行固定的。用上述条件的喷嘴进行制膜的结果是,在片材宽度方向中央部产生了19%的凸型厚度偏差。并且,喷嘴的温度偏差导致产生了可视的凸凹状厚度偏差。纵向拉伸、横向拉伸后,片材初期厚度偏差变为37%,之后厚度的调整需要6小时左右。
工业实用性
如上所述,根据本发明,在静电施加法制片材时,从喷嘴排出熔融材料用冷却辊拉引的工序能在60m/min以上的高速下稳定进行,并能得到光滑的片材。
能在接近设计值状态下排出熔融材料。在把装在制膜装置上的喷嘴加热使熔融材料从喷嘴排出,在工序中通过薄片就能立即制品化。即,因从被加热喷嘴排出的熔融材料在喷嘴宽度方向中变成目标厚度的轮廓,减少了初期原料损失并缩短了时间,所以能低成本地制造片材。因喷嘴加热不会产生过度变形,即使长时间使用喷嘴也难以产生永久变形等。最近的磁记录媒体用厚度精度严格的制品要求有良好的卷材形状(卷姿)且规格很严,但本发明无需如此要求,提高了制品的有效利用率。
根据配置有这种喷嘴的片材制造装置及使用该装置制造片材的方法,能进一步有效地制造成品率高的高质量的片材。
Claims (21)
1.一种片材制造用喷嘴,是把熔融材料从缝隙排出以成片材的喷嘴,在形成缝隙的一对唇部件的至少一方的宽度方向的两端面上分别配置有可滑动的端部密封部件,其特征在于,上述端部密封部件由表面硬度比所述唇部件的材质低的材质形成。
2.根据权利要求1所述的片材制造用喷嘴,其特征在于:端部密封部件由一对唇部至少一方上固定的端部挤压部件赋予压力。
3.根据权利要求1所述的片材制造用喷嘴,其特征在于:端部挤压部件的压力满足下列条件式(III):
μF<P<F (III)
在此,μ是端部密封部件相对A唇或B唇的静摩擦系数,F是压力,P是熔融材料的内压。
4.根据权利要求1所述的片材制造用喷嘴,其特征在于:端部密封部件的材质是由熔融材料内压引起的变形处在弹性变形范围内的材质。
5.根据权利要求1所述的片材制造用喷嘴,其特征在于:唇部件的至少一方壁厚是基本均等的。
6.根据权利要求5所述的片材制造用喷嘴,其特征在于:壁厚偏差在其平均值的10%以内。
7.根据权利要求1所述的片材制造用喷嘴,其特征在于:以形成缝隙的形式组装唇部件,并且,固定唇部件的固定部的材质与唇部件的材质相同。
8.根据权利要求1所述的片材制造用喷嘴,是把熔融材料从缝隙排出形成片材的喷嘴,其特征在于:形成缝隙的一对唇部件的至少一方的唇部件具有与其对置的唇侧在宽度方向一样平坦的对置面,并在唇部件的中央部间形成有沿宽度方向伸展的集流腔。
9.根据权利要求8所述的片材制造用喷嘴,其特征在于:用于对缝隙大小任意调整的厚度调整装置只设置在与具有对置面的唇部件(以下称B唇)相对的唇部件(以下称A唇)中。
10.根据权利要求8所述的片材制造用喷嘴,其特征在于:集流腔是由在A唇中设置的凹部和在B唇中央部设置的平坦部构成的。
11.根据权利要求8所述的片材制造用喷嘴,其特征在于:在唇部件中央部间形成有沿宽度方向伸展的集流腔,在集流腔宽度方向中央部的至少80%的与缝隙宽度方向正交断面的断面面积低于集流腔断面面积的1/20,并且,缝隙长度为从缝隙的集流腔部朝向唇部前端的长度的1/4以下。
12.根据权利要求8所述的片材制造用喷嘴,其特征在于:B唇前端部的对置面在宽度方向中的平面度在20μm以内。
13.根据权利要求8所述的片材制造用喷嘴,其特征在于:以形成缝隙的形式组装唇部件,固定唇部件的固定部件具有至少基本在宽度方向上排列的多点支撑部件,并且在各点支撑部件的宽度方向位置中的集流腔处的熔融材料的内压与由该内压引起的唇力矩在宽度方向中平衡的位置上配置该固定部件。
14.根据权利要求1所述的片材制造用喷嘴,其特征在于:形成上述端部密封部件的材料为铝。
15.根据权利要求1所述的片材制造用喷嘴,其特征在于:形成上述端部密封部件的材料为树脂。
16.根据权利要求15所述的片材制造用喷嘴,其特征在于:上述端部树脂为聚酰亚胺。
17.根据权利要求1所述的片材制造用喷嘴,其特征在于:上述一对唇部件的一方具有调节缝隙的间隙量的调节机构,与缝隙相对的另一方的唇部件的前端的表面为大体平坦的形状。
18.根据权利要求1所述的片材制造用喷嘴,其特征在于:还具有在上述喷嘴的端部用来加热上述端部密封部件的加热器。
19.一种片材制造用喷嘴,是把熔融材料从缝隙排出以成片材的喷嘴,在形成缝隙的一对唇部件的至少一方的宽度方向两端面上分别配置有可滑动的端部密封部件,其特征在于:端部密封部件的材质为相对不锈钢的静摩擦系数低于0.2的材质。
20.一种片材制造装置,具有权利要求1所述的片材制造用喷嘴,把从该喷嘴排出的熔融材料固化成片材体的装置以及把固化的片材材卷收的装置。
21.一种片材制造方法,其特征在于:向权利要求1所述的片材制造用喷嘴的集流腔供给熔融材料,使熔融材料经过间隙部成片状排出、固化、卷收。
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