JP2000167909A - フィルムの製造装置 - Google Patents
フィルムの製造装置Info
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Abstract
上させることが可能なフィルムの製造装置を提供するこ
と。 【解決手段】 溶融状態のポリプロピレン(PP)を供
給するTダイ1と、円筒体であって、この円筒体の軸に
対して回転自在に設置されると共に円筒体内に前記円筒
体の周面を内側から冷却する冷却水2aを有し、円筒体
の外周面に供給される溶融PPを受け、PPフィルムを
成形させる冷却ロール2と、冷却ロール2の外側に設置
され、この冷却ロール2の外周面上に成形されたPPフ
ィルムを冷却ロール2の外周面から剥離させる剥離ロー
ル3と、冷却ロール2の外側に設置され、この冷却ロー
ル2とPPフィルムが剥離する冷却ロール2の外周面上
の部位である剥離線4を、冷却ロール2の外側から冷却
する水噴霧装置5とを有するフィルムの製造装置。
Description
に関し、更に詳しくは、低融点フィルムの製造装置に関
する。
ックフィルムは、様々な商品の包装や工業用資材に幅広
く使用され、用途・生産量共に拡大の一途を辿ってい
る。これらのプラスチックフィルムは、例えば図5に示
されるような2軸延伸法を用いた製造装置によって製造
される。
ート状に広げつつ押し出すTダイ及び押し出された樹脂
化合物を受け、冷却することにより樹脂化合物をシート
成形する冷却ロールを備えたシート成形部と、成形され
たシートの流れ方向に対して延伸する縦延伸部と、シー
トの流れ方向に対して直角方向に延伸する横延伸部とか
ら構成される。
ート成形部における冷却が速やかに行われないと、樹脂
化合物の結晶化が促進され、球晶が成長しプラスチック
フィルムの延伸性を低下させる要因になる。また、前述
した樹脂化合物の融点に対して十分な冷却が行われない
と、冷却ロール上に成形されたシートが冷却ロールから
剥離される際に剥離跡等を生じ、成形されたフィルムは
製品としての価値がなくなってしまう。このため、前述
した樹脂化合物は、溶融した樹脂化合物における結晶化
温度の近傍を早く通過し、融点に対して十分低い温度ま
で冷却されることが、プラスチックフィルムの品質を保
つ上で重要である。
に従来から様々な形式の成形装置が提案されてきた。こ
れら提案された成形装置を例示すると、Tダイから押し
出された樹脂化合物を冷却する複数の冷却ロールが備え
られ、この冷却ロールは成形されるシートの表面或いは
裏面を冷却するように配置されたマルチロールキャステ
ィング機や、冷却ロールの外側に複数の水噴霧装置を有
し、この水噴霧装置によって冷却ロール上に成形された
シートを冷却する水スプレータイプキャスティング機
や、冷却ロールを水槽に浸けて、冷却ロール上に成形さ
れたシートを冷却する水冷ドラムキャスティング機(図
6〜図8)等が挙げられる。
クフィルムの製造において前述したシート成形部は、プ
ラスチックフィルムの品質を確保する上でも重要である
が、プラスチックフィルムの生産性を向上させる上でも
重要である
るには、成形されたシートが単位時間当たりに成形され
る量を増やすことが肝要で、冷却ロールの回転速度を増
速する手段が考えられる。
いては、ある程度回転速度を増速すると、冷却ロール上
に押し出されて冷却される樹脂化合物及び冷却ロールの
間で熱平衡が成立し、冷却ロールが樹脂化合物の冷却に
必要な冷却能力を保てなくなることから、成形されるプ
ラスチックフィルムに延伸性の低下や剥離跡の発生等を
生じさせる恐れがある。これを避けるためには冷却面の
拡張が考えられる。
大きくすることで解決されるが、冷却ロールを大きくす
るにはコストがかかる上、大型化した冷却ロールの運転
制御が困難である。また、冷却ロールのロール径を大き
くせずに、複数の冷却ロールで冷却面を拡張する場合に
おいても、冷却ロールの増加に伴う成形装置の大型化は
否定できないと共に、前述した樹脂化合物が速やかに冷
却されない恐れがある。
ム共重合体等に代表される低融点を有する樹脂化合物を
フィルムに成形する場合においてより顕著に表れ、低融
点を有する樹脂化合物から成形されるフィルムにおける
生産性の向上をより困難にしている。
で、その目的は、製造装置を大型化することなく、生産
性を向上させることが可能なフィルムの製造装置を提供
することにある。
ューターシュミレーションによってフィルムの製造装置
の運転条件を様々に変化させたときの、供給される樹脂
化合物の温度、冷却ロールの温度、成形されるシートの
温度等の諸条件を解析した。その結果、本願発明者ら
は、冷却ロール上に成形されたシートが冷却ロールと剥
離する冷却ロール上の剥離部位を冷却し、冷却ロールの
冷却能力を維持することが、冷却ロールに供給された樹
脂化合物の冷却を速やかに行う上で有効であることを見
い出した。
ンを用いて冷却ロールの運転条件を解析する検討方法は
従来よりいくつか報告されているが、従来の解析方法で
はロール温度を一定として解析するもので、ロール温度
の分布を考慮する場合でも冷却ロール上を成形されたシ
ートが滑っているものとして解析するものであって、成
形されたシートが冷却ロール上を冷却ロールの回転に伴
って移動する現象を想定できていないため実現性に乏し
く、解析によって得られた冷却ロール上の温度分布と実
際に測定された冷却ロール上の温度分布との間に、大き
な隔たりが生じることがあった。
ロール上に成形されるシートの解析モデルを、連続して
いる直線形の冷却ロールに、直線形のシートが断続的に
接する解析モデルとし、有限要素法による熱流体解析プ
ログラム(商品名:POLYFLOW、開発元:POLYFLOW S.A.,
Universite Chatholique de Louvan)を用い、冷却ロー
ルの回転及び冷却ロールの回転に伴って移動するシート
を考慮した解析を行い、鋭意検討を重ねた結果、本発明
のフィルムの製造装置を発明するに至った。
課題を解決する手段として、以下のような構成とされて
いる。すなわち、本発明におけるフィルムの製造装置
は、溶融状態のフィルム材料を供給する材料供給装置
と、円筒体であって、この円筒体の軸に対して回転自在
に設置され、前記円筒体内に前記円筒体の周面を内側か
ら冷却する冷却手段を有し、前記円筒体の外周面に供給
される前記材料を受け、フィルムを成形させる冷却ロー
ルと、前記冷却ロールの外側に設置され、この冷却ロー
ルの外周面上に成形された前記フィルムを前記外周面か
ら剥離させる剥離手段と、前記冷却ロールの外側に設置
され、この冷却ロールと前記フィルムが剥離する前記冷
却ロールの外周面上の部位を、前記冷却ロールの外側か
ら冷却する冷却装置とを有することを特徴とする。
されるフィルムは、溶融した状態で冷却ロールに供給さ
れるフィルム材料から成形されるフィルムであれば特に
限定されないが、熱可塑性を有する樹脂化合物であると
好ましく、熱可塑性及び延伸性を有する樹脂化合物であ
るとさらに好ましい。また、本発明のフィルムの製造装
置は、低融点フィルム、すなわち少なくとも一方の表面
が低融点樹脂からなる多層フィルム、または全体が低融
点樹脂からなるフィルムを製造するのに好適である。こ
こで、低融点樹脂とは融点が90℃〜145℃のものを
いい、この融点は示差走査熱量測定(DSC)法によっ
て、昇温速度10℃/minで測定されるものである。
フィルム材料には、低密度ポリエチレン、高密度ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリアミ
ド、ポリカーボネート、アクリル−スチレン共重合体、
アクリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリエチレ
ンテレフタレート等が例示できる。
料が冷却ロールに供給されたとき、冷却ロール上でフィ
ルムを形成するように供給する供給装置とすることがで
き、例えば材料供給装置には、細長い開口部を有し、こ
の開口部は冷却ロールの回転軸と開口部の長さ方向とが
平行の位置にあり、かつこの開口部が冷却ロールの上方
に設置され、開口部から垂直下方にフィルム材料を供給
する供給装置(Tダイ)が例示できる。
ましく、2〜4mであるとさらに好ましい。冷却ロール
の内部に設けられる冷却手段は特に限定されず、工水や
チラー水等による水冷が例示される。この水冷に用いら
れる水の温度は、不凍液を用いることにより−10〜3
0℃とすると好ましく、さらには10〜30℃であると
より好ましい。
形されたフィルムを冷却ロールの周面から剥離させる手
段であって、例えば、冷却ロールの外側に設置され、冷
却ロールの回転軸に平行な回転軸を有する円筒体で、フ
ィルムが冷却ロール上から剥離するような方向に回転
し、冷却ロールからフィルムを冷却ロール外側に誘導す
るロールを例示できる。
ムと冷却ロールとが剥離した冷却ロール上の部分(剥離
線)から、冷却ロールの回転方向に対して前方にあたる
冷却ロールの外周面を冷却する装置とすることができ、
冷却手段には、冷却ロールの外側に設置され、剥離線か
ら冷却ロールの回転方向に対して前方にあたる冷却ロー
ルの外周面に冷却水を噴霧する水噴霧装置を例示でき
る。
く、或いは複数設置されていても良いが、冷却ロールの
回転方向に対して剥離線から前方にあたる冷却ロールの
外周面を満遍なく冷却するように設置されていることが
好ましい。冷却装置に上記水噴霧装置を用いる場合、噴
霧される水の温度は10〜30℃であると好ましい。
装置から冷却ロールに供給されたフィルム材料を冷却ロ
ールの外周面に密着させる手段として、冷却ロールの外
周面に供給されたフィルム材料を冷却ロールの外周面に
押圧する手段を設けると良い。このフィルム材料を冷却
ロールの外周面に押圧する手段としては、冷却ロールの
外側に設置され、空気の噴出により冷却ロールに供給さ
れたフィルム材料を冷却ロールのロール幅方向に対して
均一に押圧する空気噴出装置が例示できる。
に溶解粘度が低く、誘電率が大きなフィルム材料には上
記手段として、高電圧をかけられることにより溶融して
いるフィルム材料に静電荷を付与する電極を備えた静電
ピンニング装置を例示できる。
料は、冷却ロール上で成形されたフィルムの両面から冷
却されることが好ましいので、冷却ロールの外側には、
冷却ロールの外周面に成形されたフィルムを冷却ロール
の外側から冷却する手段を設けると良い。冷却ロールの
外周面に成形されたフィルムを冷却ロールの外側から冷
却する手段としては、冷却ロールの外側に設置され、冷
却ロールの外周面の一部を浸漬する水槽や、冷却ロール
の外周面に成形されたフィルムを満遍なく冷却するよう
に配置された複数の水噴霧装置が例示できる。
との間における冷却ロールの外側には、材料供給装置か
らフィルム材料が供給される前に、冷却ロールの外周面
上の水を除去する手段を設けることが好ましく、この手
段としては、空気の噴出によって冷却ロール上の水を飛
散させる水切エアブロや、真空吸引によって冷却ロール
上の水を吸い取る水切ブロアノズル等が例示される。
いて、図に基づき説明する。本実施の形態におけるフィ
ルムの製造装置を図1に示す。
けるフィルムの製造装置は、溶融状態のポリプロピレン
(PP)を供給する細長い形状の開口部であるTダイの
開口部1aを備えたTダイ1と、円筒体であって、この
円筒体の軸に対して回転自在に設置され、円筒体の外周
面に供給される溶融PPを受け、フィルムを成形させる
冷却ロール2と、冷却ロール2の外側に設置され、冷却
ロール2の外周面上に成形されたPPフィルムを冷却ロ
ール2の外周面から剥離させる剥離ロール3と、冷却ロ
ール2の外側に設置され、冷却ロール2とPPフィルム
が剥離する冷却ロール2における外周面上の部分である
剥離線4から冷却ロール2の回転方向に対して前方にあ
たる冷却ロール2の外周面を、冷却ロール2の外側から
冷却する水噴霧装置5とを有している。
ール幅よりも小さい長さと、この長さに対して非常に小
さく均一な幅とを有している。Tダイ1はTダイの開口
部1aにおける長さ方向と冷却ロール2の回転軸とが平
行に位置し、かつ冷却ロール2の上方にあり、Tダイの
開口部1aの垂直下方へ溶融PPを供給するように設置
されている。
ロールの両端面が閉塞されている円筒体で、冷却ロール
2の内側には、冷却水2aが導入されており、冷却ロー
ル2の周面を内側から冷却可能にしている。冷却水2a
の水温は25℃に設定されている。冷却水2aは、循環
可能に導入されており、冷却水2aの水温を一定に保つ
ように制御されている。
体で、冷却ロール2の回転軸に平行な位置にある回転軸
を有し、冷却ロール2の外周面で成形されたPPフィル
ムを、冷却ロール2の外周面から剥離する方向へPPフ
ィルムを誘導するように回転するロールである。
2の回転方向に対して前方にあたる冷却ロール2の外周
面を、冷却ロール2のロール幅方向に満遍なく冷却する
ように設置されている。
却ロール2の外周面に供給された溶融PPを空気の噴出
により押圧するエアナイフ6が設置されている。また、
冷却ロール2の外側には、冷却ロール2の外周面の一部
を浸漬し、冷却ロール2の外周面に形成されるPPフィ
ルムを外側から冷却する冷却水7aを有する水槽7が設
置されている。また、冷却ロール2の外側であって、T
ダイ1と水噴霧装置5との間には、空気の噴出によって
冷却ロール2の外周面上に残存する水を除去する水切エ
アブロ8が設置されている。
部1aと同様に冷却ロール2のロール幅よりもやや小さ
い長さと、この長さに対して非常に小さく均一な幅を有
している。エアナイフ6は、エアナイフの開口部6aに
おける長さ方向と冷却ロール2の回転軸とが平行に位置
し、かつTダイ1から供給された溶融PPが冷却ロール
2の外周面と接する部分に空気を噴出するように設置さ
れている。
可能になっており、冷却水7aの水温を一定に保つよう
に制御されている。本実施の形態における冷却水7aの
温度は47℃に設定されている。なお、冷却ロール2
は、冷却ロール2の断面において、冷却ロール2の外周
面が冷却水7aと接している点と冷却ロール2の回転軸
(円心)とを結んだ直線が、冷却ロール2の円心で形成
する角度(接触角度)が160°になるように水槽7内
に設置されている。
フ6と同様に冷却ロール2のロール幅よりもやや小さい
長さと、この長さに対して非常に小さく均一な幅を有す
る開口部を備えている。水切エアブロ8は、その開口部
の長さ方向と冷却ロール2の回転軸とが平行に位置し、
冷却ロール2のロール幅方向に満遍なく空気を噴出する
ように設置されている。なお、水切エアブロ8から噴出
される空気の温度は特に限定されず、室温でも良いし、
低温の空気でも良い。
におけるフィルムの製造装置を用いたPPフィルムの製
造方法について説明する。まず、溶融PPがTダイ1か
ら回転している冷却ロール2の外周面に供給される。T
ダイの開口部1aから供給される溶融PPの温度は約2
50℃である。Tダイは、Tダイの開口部1aの長さ方
向が冷却ロール2の回転軸に対して平行になるように設
置されているため、Tダイ1から供給される溶融PP
は、冷却ロール2の外周面で速やかに薄膜を形成し、フ
ィルムとなる。冷却ロール2は、冷却ロール2の回転に
よって移動するPPフィルムの移動速度が約80m/min
になるような回転速度で回転している。
ィルムは、エアナイフの開口部6aから送風される空気
によって冷却ロール2の外周面に押圧され、密着する。
このとき、エアナイフ6から送風される空気の温度は約
160℃である。
ルムは、冷却ロール2の回転に伴って移動し、水槽7に
収容された冷却水7a中を冷却ロール2の外周面に密着
したまま通過する。PPフィルムは冷却ロール2と冷却
水7aによって両面から均一で、かつ急激に冷却され
る。
されたPPフィルムは、剥離ロール3によって誘導さ
れ、剥離線4を境に冷却ロール2の外周面から剥離し、
次工程である縦延伸工程、さらには横延伸工程へ送ら
れ、PPフィルムとして成形される。
PPが供給された冷却ロール2上の部分と冷却ロール2
の円心を結んだ直線及び剥離線4と冷却ロール2の円心
とを結んだ直線が、冷却ロール2の円心で形成する角度
(フィルム抱付角度)は、約217°である。
側から冷却されるが、供給される溶融PPの温度が高い
こと、冷却ロール2の外周面に成形されたPPフィルム
が断熱効果を呈すること等の理由から、冷却ロール2の
外周面は、冷却ロール2の内側から冷却している冷却水
2aの温度より高い温度で熱平衡状態に達する。この平
衡状態は、冷却ロール2の回転速度が速くなるほど高温
で平衡となり、冷却ロール2の外周面は加温され、冷却
ロール2の内側からの冷却だけでは十分冷却しきれな
い。
ール2は、水噴霧装置5から噴霧される水により、剥離
線4から冷却ロール2の回転方向に対して前方にあたる
冷却ロール2の外周面において冷却される。冷却ロール
2は、外周面側から水噴霧装置5によって冷却されるこ
とにより、加温された冷却ロール2における外周面の温
度が下がり、再び溶融PPが供給されたときの冷却ロー
ル2における外周面の温度を一定に保つことができる。
ル2の外周面は、水切ブロア8からの空気の噴出を受
け、冷却ロール2の外周面上に残存する水が除去された
後に、再びTダイの開口部1aから供給される溶融PP
を受け、連続的にPPフィルムを成形する。
の評価>ここで、本実施の形態における諸条件から解析
モデルを設定し、前述した有限要素法による熱流体解析
プログラムを用いて本実施の形態におけるフィルムの製
造装置を評価し、水噴霧装置5の有効性を解析した。図
2及び図3に、剥離線におけるPPフィルムの温度を所
定の温度まで下げたときの冷却ロール2のロール径及び
フィルムの移動速度の関係を示す。
たときのPPフィルムを70℃まで冷却するために必要
な冷却ロール2のロール径及びそのときのPPフィルム
の移動速度を示す図である。水噴霧装置5による冷却が
行われる場合を実線で、水噴霧装置5による冷却が行わ
れない場合を破線でそれぞれ表している。この解析に用
いられた解析モデルは、前述した実施の形態における諸
条件で構成されている。
ール径が280cmの場合、水噴霧装置5による冷却が行
われない場合でのフィルムの移動速度は60m/minだ
が、水噴霧装置5による冷却が行われる場合でのフィル
ムの移動速度は80m/minに増している。また、フィル
ムの移動速度を60m/minで一定として見たとき、この
移動速度で成形されるフィルムを70℃まで冷却するの
に必要とされる冷却ロール2のロール径は、水噴霧装置
5による冷却が行わない場合でのロール径が280cmで
あるのに対して、水噴霧装置5による冷却が行われた場
合でのロール径は150cmである。
うことで、同径の冷却ロール2を用いた場合は、冷却ロ
ール2で成形されたフィルムの移動速度を早くすること
ができ、フィルムの移動速度を一定にした場合は、冷却
ロール2のロール径を小さくすることができる。また、
これらの特徴は、ロール径又はフィルムの移動速度が大
きい程顕著であることがわかる。
したときのPPフィルムを80℃まで冷却するために必
要な冷却ロール2のロール径及びそのときのPPフィル
ムの移動速度を示す図である。図2と同様の特徴が見ら
れるが、ロール径及びフィルムの移動速度が小さい領域
では、図2よりも水噴霧装置5による冷却の優位性が表
れていない。これらのことから、水噴霧装置5による冷
却は、冷却ロール2から剥離するまでに比較的冷却を必
要としないフィルムの製造よりも、より低い温度まで冷
却が必要な低融点を有するフィルムの製造に適している
ことがわかる。
cmとした場合において、冷却ロール2から剥離したとき
のフィルム温度とフィルムの移動速度との関係を示した
図である。図4からわかるように、水噴霧装置5によっ
て冷却を行うことにより、水噴霧装置5による冷却が行
われない場合に対して、温度が一定である場合ではフィ
ルムの移動速度を15〜20m/min増速することが可能
であり、フィルムの移動速度が一定である場合では約1
0℃低い温度まで冷却が可能である。
冷却ロールの外周面の一部であって、冷却ロールの外周
面に成形されたフィルムが冷却ロールと剥離する剥離線
から、冷却ロールの回転方向に対して前方にあたる冷却
ロールの外周面を、冷却ロールの外側に設置された冷却
装置によって冷却することにより、冷却ロールの冷却能
力を良好な状態に維持し、冷却ロールの外周面に成形さ
れたフィルムを効果的に冷却可能である。
は、上記冷却装置による冷却ロールの冷却を行うことに
より、冷却ロールのロール径を一定とした場合、冷却ロ
ールの外周面で成形され、冷却ロールの回転によって移
動するフィルムの移動速度を増速することができるの
で、製造装置を大型化することなくフィルムの生産性を
向上させることができる。
置は、上記冷却装置による冷却ロールの冷却を行うこと
により、冷却ロールのロール径及びフィルムの移動速度
を一定とした場合、上記剥離線で冷却ロールの外周面か
ら剥離したときのフィルムの温度を下げることができる
ので、低融点を有するフィルムの製造に好適である。
置を示す概略図である。
のロール径とフィルムの移動速度との関係を示す図であ
る。
のロール径とフィルムの移動速度との関係を示す図であ
る。
ムの移動速度の関係を示す図である。
を示す構成図である。
略図である。
す概略図である。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 溶融状態のフィルム材料を供給する材料
供給装置と、 円筒体であって、この円筒体の軸に対して回転自在に設
置され、前記円筒体内に前記円筒体の周面を内側から冷
却する冷却手段を有し、前記円筒体の外周面に供給され
る前記材料を受け、フィルムを成形させる冷却ロール
と、 前記冷却ロールの外側に設置され、この冷却ロールの外
周面上に成形された前記フィルムを前記外周面から剥離
させる剥離手段と、 前記冷却ロールの外側に設置され、この冷却ロールと前
記フィルムが剥離する前記冷却ロールの外周面上の部位
を、前記冷却ロールの外側から冷却する冷却装置とを有
することを特徴とするフィルムの製造装置。 - 【請求項2】 前記フィルムの製造装置は、低融点フィ
ルムの製造装置である請求項1記載のフィルムの製造装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35179798A JP4055275B2 (ja) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | フィルムの製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35179798A JP4055275B2 (ja) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | フィルムの製造装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000167909A true JP2000167909A (ja) | 2000-06-20 |
JP4055275B2 JP4055275B2 (ja) | 2008-03-05 |
Family
ID=18419679
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35179798A Expired - Lifetime JP4055275B2 (ja) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | フィルムの製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4055275B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012002108A1 (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-05 | 東洋鋼鈑株式会社 | フィルム製造装置および製造方法 |
CN107283789A (zh) * | 2017-08-14 | 2017-10-24 | 贵州亿博科技有限公司 | 热收缩膜成型装置 |
CN113561398A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-10-29 | 九江冠力新材料有限公司 | 一种消除锂电池隔膜外观缺陷亮斑的激冷系统装置 |
CN114188657A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-03-15 | 乐凯胶片股份有限公司 | 锂电池隔膜铸片冷却方法、系统及其应用 |
-
1998
- 1998-12-10 JP JP35179798A patent/JP4055275B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP4055275B2 (ja) | 2008-03-05 |
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