JP2000210964A

JP2000210964A - 押圧ロ―ル及び熱可塑性樹脂シ―トの製造装置

Info

Publication number: JP2000210964A
Application number: JP11018919A
Authority: JP
Inventors: Junji Fujii; 淳司藤井; Junichi Teragaki; 順一寺垣
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2000-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】スリーブの蛇行、耐久性の問題、液漏れの虞
れ、等のない押圧ロール及び熱可塑性樹脂シートの製造
装置を提供する。【解決手段】金属製スリーブ44を外周面に備え、スリ
ーブ44内にシート26の温度制御を行う流体が流通する押
圧ロール10であって、金属製スリーブ44は、このスリー
ブの支持体であるエンドプレート39に対して押圧方向に
弾性変形可能な金属シール部材45を介して支持されてい
る。金属シール部材45は、その断面形状がＶ字形又はＵ
字形のリングである。熱可塑性樹脂シートの製造装置
は、第１のロールと、押圧ロール10とを備え、第１のロ
ールと押圧ロール10は、両ロールの間に溶融樹脂シート
が挿通されて冷却されるように配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、押圧ロール及びこ
れを用いた熱可塑性樹脂シートの製造装置に関する。

【０００２】

【背景技術及び発明が解決しようとする課題】例えば、
食品包装用容器、ブリスター容器、蓋などの透明容器に
用いられる厚さ0.1〜0.5mm程度の薄肉シート（又はフィ
ルム）、特にＰＰ等の結晶性熱可塑性樹脂よりなるもの
の場合、その高速での製造は機械精度や押出し技術の向
上にも拘わらず、現在でも非常に困難であるとされてい
る。

【０００３】従来、シートの製造方法としては、エアナ
イフ法と、タッチロール法があるが、エアナイフ法では
光沢や、透明性において満足する製品ができにくい。一
方、タッチロール法は、溶融樹脂を金属ロール間で加圧
冷却し、表面光沢を付与する方法であり、金属ロール同
士は線接触であるため、0.6mm以上のシートを低速で製
造する場合には有効であるが、薄肉になったり、高速に
なったりした場合には押出し変動や樹脂のクッション性
等の影響を強く受け、ロールたわみによる光沢むら（タ
ッチむら）や、ニップ過多によるバンク不良の発生によ
り生産歩留りが低くなる。また、高速成形時におけるタ
ッチロールの冷却不足による光沢の転写不良やタッチロ
ールへの巻付きも生じて生産歩留りが低くなる。

【０００４】このような問題点を改良するため、従来の
タッチロール法では、金属ロールとラバーロールとの組
合わせが一般に用いられている。即ち、溶融樹脂シート
を金属ロールとラバーロールの間に挟み込んでシートに
各ロールを押し付けることにより、金属ロール表面の光
沢をシートに転写する。この際、ラバーロールは、弾性
変形し、シートを間に挟んだ状態における金属ロールと
ラバーロールとの接触部分が面接触となっている。

【０００５】この構成によれば、ラバーロールの弾性変
形によりシートが均一に押圧されるため、金属ロールに
よる冷却が均一となって高速の製膜が可能になる。しか
し、この構成では、シートのラバーロールに接触する面
が粗面になる、またラバーロールの温度が上昇してシー
トが巻き付きやすくシートの剥離不良が起きる、という
問題があった。更に、ラバーロールの耐久性及び耐熱性
が大きな問題となっていた。

【０００６】本出願人は、特開平9-76365号公報におい
て、新たな金属表面押圧ロールを提案してこの問題の解
決を図った。この金属表面押圧ロールは、その表面側よ
り、薄い表面金属筒、弾性体、中管材、内管材を備えた
重層構造のものである。このロールを使用した製造方法
において、加圧力が生ずると弾性体が弾性変形しながら
表面金属筒が変形し、これによって、ラバーロールと同
一の機能である面接触機能を付加でき、しかも金属ロー
ルと組合わせて用いることにより光沢むら、バンク不良
を解消できる。

【０００７】しかし、この構造の場合、表面金属筒の内
側が弾性体層であり、弾性体として伝熱性の低いラバー
を用いているため、樹脂との接触面の熱拡散が不十分で
あるなど、熱的問題が未解決であり、このため製造速度
に制限が生じて、生産効率を上げられないという問題が
生じていた。

【０００８】なお、本出願人は、特願平10-49382におい
て、上記発明の改良として、冷却機構を付加した新たな
構造に係る押圧ロール（弾性ロール）を有する熱可塑性
樹脂シートの製造装置を提案した。この発明において、
押圧ロールの金属製弾性スリーブとロール本体との間を
シールするため、封止部材としてシリコーンゴム等より
なる耐熱ゴムを用いている。この耐熱ゴムによっても通
常の冷媒漏れは防止できるが、押圧ロールとこの押圧ロ
ールと対向するロールとの位置関係が正確でないと、溶
融樹脂シートを挟み込んで冷却する際、弾性スリーブが
不安定となって蛇行する虞れがある。また、耐熱ゴムの
耐久性にも問題がないわけではない。更に、非常に大き
な内圧が掛かったりした際には封止部材の所から冷媒が
漏れることも考えられる。

【０００９】そこで、本発明は、スリーブの蛇行、耐久
性の問題、液漏れの虞れ、等のない押圧ロール及び熱可
塑性樹脂シートの製造装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明は、被
押圧物に対する弾性変形可能な金属製スリーブを外周面
に備え、前記スリーブ内に前記被押圧物の温度制御を行
う流体が流通する押圧ロールであって、前記金属製スリ
ーブは、このスリーブの支持体に対して押圧方向に弾性
変形可能な金属シール部材を介して支持されていること
を特徴とする。

【００１１】前記金属製スリーブの材質としては、伝熱
性の良好な金属シール部材、例えばステンレス鋼、等を
使用することができる。このスリーブの表面粗度は、５
Ｓ以下の鏡面が好ましい。このスリーブの厚さは、例え
ば0.1mm〜3.0mmとし、好ましくは0.3mmである。厚みが3
mmを超えると、弾性変形しにくくなり、また0.1mm未満
だと流体の圧力により膨張し、シール性が保持できなく
なるからである。このスリーブの形状は、円筒形であ
り、シームレスタイプが好ましい。

【００１２】前記金属シール部材の材質としては、金属
製スリーブとの溶接が可能であり、かつ耐屈曲性及び不
錆性のある、例えばステンレス鋼、等を使用することが
できる。この金属シール部材は、プレスによる絞り加工
等によって成形することができる。前記温度制御は、冷
却及び加熱の場合がある。前記被押圧物は、例えば熱可
塑性樹脂シートを製造する際の溶融樹脂シートである。
なお、前記シートには、シートと比べて厚さの比較的薄
いフィルムの場合を含む。

【００１３】本発明によれば、金属シール部材が、スリ
ーブに対して溶接で強固に一体化されて支持されている
ため、対向するロールとの間に例えば溶融樹脂シートを
挟み込んで冷却する際、弾性スリーブは不安定とはなら
ず、幅方向に蛇行する虞れはなくなる。また、シール部
材は、金属製であるため、耐久性が良好である。更に、
シール部材は、金属製であるため、耐圧性が大きく、非
常に大きな内圧が掛かったりしても液体が漏れる虞れは
なくなる。

【００１４】本発明の第２発明は、第１発明において、
前記金属シール部材は、その断面形状がＶ字形又はＵ字
形のリングであることを特徴とする。前記金属シール部
材は、Ｖ字形又はＵ字形の中央を中心として両部分が押
圧方向に弾性的に屈曲することになる。

【００１５】本発明の第３発明は、第１発明において、
前記金属シール部材は、その断面形状が蛇腹状のリング
であることを特徴とする。前記金属シール部材は、蛇腹
状の部分が押圧方向に弾性的に屈曲することになる。

【００１６】本発明の第４発明に係る熱可塑性樹脂シー
トの製造装置は、第１のロールと、請求項１〜３のいず
れかに記載の押圧ロールとを備え、前記第１のロールと
押圧ロールは、両ロールの間に溶融樹脂シートが挿通さ
れて冷却されるように配置されていることを特徴とす
る。

【００１７】本製造装置によれば、溶融樹脂シートを冷
却する際、金属製スリーブの弾性変形により溶融樹脂シ
ートが面状圧接され、しかもこの溶融樹脂シートが薄い
金属製スリーブに直接接触して冷却されるため、溶融樹
脂シートの冷却効果が高まり、高速製膜が可能になる。
そして、この製造装置を使用して熱可塑性樹脂シートを
製造する際、金属製スリーブと支持体とのシール部材が
金属シール部材であるため、スリーブの蛇行、耐久性の
問題、液漏れの虞れ、等がなくなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕図１〜５を参照
して本発明に係る押圧ロール及びこれを使用した熱可塑
性樹脂シートの製造装置を説明する。図１に示すよう
に、本製造装置は、押出し機のＴダイ（図示省略）から
押し出された溶融熱可塑性樹脂シート26を、押圧ロール
10と第１のロール12の間に挿通させ、この溶融樹脂シー
トを両ロール10,12で加圧冷却して熱可塑性樹脂シート2
7を製造するための装置である。

【００１９】両ロール10,12のうち、一方のロール10は
本発明の機能を備えた押圧ロールであり、他方のロール
12は通常の金属ロールである。両ロール10,12の両側回
転軸14,16はそれぞれ軸受部18,20に支持され、また、回
転軸14,16の軸受部18,20からの一方の突出端はそれぞれ
を反転駆動する駆動用モータ22,24に連結されている。
他方のロール12の軸受部20は、ガイド28に沿ってスライ
ド可能とされ、これによりニップ圧が調整可能に構成さ
れている。前記押圧ロール10の回転軸14は、ロータリジ
ョイント30を介して熱交換機32に接続されている。この
熱交換機32の管路中に配置された循環用ポンプ34によ
り、流体である冷媒47は押圧ロール10内に循環され、押
圧ロール10で得た熱を熱交換機32で放熱し、再び低温と
なって押圧ロール10側に循環供給される。

【００２０】なお、上記構成では、２つのモータ22,24
で両ロール10,12を独立に駆動しているが、１個のモー
タで両者を連繋させて反転駆動させてもよい。また、冷
媒47は熱交換機32、ポンプ34を通じて閉ループで押圧ロ
ール10との間を循環させたが、水などを冷媒47として用
いる場合には、開ループとし、上流側から下流側に向け
て順次冷媒47を流通させるようにしてもよい。

【００２１】図２，３に示すように、前記押圧ロール10
は、両端を中心に前記回転軸14が一体に形成され、かつ
両側縁部外周に固定用突起部36が一体に形成された円柱
形の金属製ロール本体38と、ロール本体38の両側端面に
固定された支持体であるエンドプレート39と、両突起部
36間のロール本体38の外周に嵌合された弾性筒40と、エ
ンドプレート39の端面に金属シール部材45を介して支持
された金属製スリーブ44とを備えて構成されている。金
属製スリーブ44とロール本体38との間には、冷媒47流通
用の隙間Ｄが形成されている。

【００２２】前記各回転軸14の中心には、ロータリジョ
イント30を介して熱交換機32に連通する冷媒47の流路46
が貫通して形成されている。この冷媒47の流路46の先端
はロール本体38の両端部近傍において、その外周から中
心位置に向けて穿孔された多数の流通穴48に連通し、ま
たロール本体38の外周を覆う弾性筒40に開けられた複数
の流通穴50を通って前記隙間Ｄに連通している。従っ
て、図２の矢印方向で示すように、冷媒47は一方の冷媒
47の流路46から各流通穴48,50を通って隙間Ｄ間を流
れ、そして他方側の各流通穴48,50から冷媒47の流路46
を通って熱交換機32側に循環し、これにより金属製スリ
ーブ44を冷却する。

【００２３】前記金属製スリーブ44は、シームレスタイ
プの円筒状パイプである。この金属製スリーブ44は、例
えば押圧ロール10を艶付け加工に用いる場合には、ステ
ンレス鋼（ＳＵＳ）製とし、表面粗度５Ｓ以下の鏡面と
する。この押圧ロール10をエンボス加工に用いる場合に
は、鏡面にする代わりに、エンボス模様を付けたものと
する。前記弾性筒40は、硬度40〜100度（JIS K6301 A
型に準拠）、耐冷媒性能を有する耐熱ゴム、例えばシリ
コーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、ネオプレンゴ
ムなどを使用する。また、弾性筒40の厚さは、特に限定
されないが、10mm程度あれば十分である。

【００２４】一方、第１のロール12の表面も表面粗度５
Ｓ以下の鏡面とされている。図４にも示すように、前記
金属シール部材45は、その断面形状がＶ字形（又はＵ字
形）のリングであり、ステンレス鋼よりなる。この金属
シール部材45は、Ｖ字状の中央部が内側を向くようにし
て配置され、両端部がエンドプレート39の端面と金属シ
ール部材45とに溶接されている。前記ロール10内に流通
する冷媒47としては、気体、液体のいずれであってもよ
く、冷却機能を持つ圧縮又は非圧縮性の流体であればい
ずれの冷媒47も使用できる。

【００２５】図５に示すように、上記熱可塑性樹脂シー
トの製造装置を使用した熱可塑性樹脂シート27の製造に
おいて、両ロール10,12間にはニップ圧Ｆ１が掛かって
おり、押出し機のＴダイ（図示省略）から押し出された
溶融熱可塑性樹脂シート26を、押圧ロール10と第１のロ
ール12の間に挿通させ、この溶融樹脂シート26を両ロー
ル10,12で加圧冷却して熱可塑性樹脂シート27を製造す
る。この際、両ロール10,12の圧接位置で、押圧ロール1
0は、ロール12の押圧力によりその金属製スリーブ44が
弾性変形して凹み、この結果、この間を通過する溶融樹
脂シート26に対し、接触面長さＬ１×金属製スリーブ44
の長さ分の面状接触状態となっている。

【００２６】この状態において、冷媒47の冷却作用によ
り溶融樹脂シート26は冷却されると同時に両ロール10,1
2表面の鏡面が溶融樹脂シート26に転写される。この
後、作製された熱可塑性樹脂シート27は、両ロール10,1
2から離間し、巻取りロール（図示せず）に巻き取られ
る。そして、圧接位置を離れた金属製スリーブ44は、順
次その弾性により、円弧状に回復する。これと同時に樹
脂シート26から奪った熱は直ちに冷媒47により熱交換さ
れ、金属製スリーブ44の表面は、常時低温に保たれてい
る。

【００２７】〔第２の実施形態〕図６、７を参照して本
発明に係る押圧ロール10及びこれを使用した熱可塑性樹
脂シートの製造装置を説明する。図６、７に示すよう
に、本実施形態の金属シール部材49は、その断面がＺ字
形状の蛇腹状リングであり、ステンレス鋼よりなる。こ
の金属シール部材49は、両端部がエンドプレート39の端
面と金属シール部材45とに溶接されている。

【００２８】この金属シール部材49を有する熱可塑性樹
脂シートの製造装置及びこれを使用した熱可塑性樹脂シ
ート27の製造方法は、第１実施形態と同様である。な
お、上記実施形態において、押圧ロール10内にロール本
体38を設け、このロール本体38の流通穴48,50を通して
冷媒47を流したが、このロール本体38は設けないで冷媒
47を直接流してもよい。

【００２９】

【実施例】〔実施例１〕第１実施形態において、熱可塑
性樹脂シートの製造装置の具体的条件を下記の通りとし
た。直径150mmロール本体の表面に厚さ10mm、硬度45度
（JIS K6301 A型）のシリコーンラバーをライニング
し、冷媒流路および流通穴を穿孔し、金属シール部材
を、その両端部がエンドプレートの端面と金属シール部
材とに溶接されるようにして固定した。金属弾性スリー
ブは厚さ0.3mmのＳＵＳ製で、その金属弾性スリーブ内
面とシリコーンラバーとの間隔は3mmであった。次に、
この押圧ロールの冷媒流路に水圧10kg/cm²の圧力を加
えて隙間部分のシール性が充分であることを確認した
後、金属ロールと組合わせて、製造装置を作製し、この
装置を使用して、熱可塑性樹脂シートを製造した。

【００３０】樹脂…PP（融点161℃、平均分子量：Mw=43
1,000、Mn=65,000、Mw/Mn＝6.6）。押出し時の樹脂温度…260℃。溶融樹脂シートのニップ幅…5mm。シートのニップ圧力…30kg/cm（線圧）。冷媒…入口温度15℃の水、水圧5kg／cm²。製膜速度…30m/min。得られた熱可塑性樹脂シートは、厚さ300μmであり、両
面に光沢があり、透明性が高く、不良個所もなかった。

【００３１】〔比較例１〕実施例１と同じロール本体の
両端部の外周にラバープレートを嵌め、更にその外周に
金属弾性スリーブを嵌合して押圧ロールを構成した。熱
可塑性樹脂シートの製造装置のその他の構成は実施例１
と同様である。そして、実施例１と同様の条件で熱可塑
性樹脂シートを製造したところ、5kg／cm²以上の水圧で
は、金属弾性スリーブとラバープレートの間から内部の
冷媒が漏れていることが認められ、運転が困難であっ
た。

【００３２】〔実施例２〕実施例１における水圧を3kg
／cm²、製膜速度を60m/min、シートのニップ圧力を60kg
/cm（線圧）に変えたこと以外は実施例１と同様の条件
として熱可塑性樹脂シートを製造した。この熱可塑性樹
脂シートの製造中、金属弾性スリーブは蛇行を起こすこ
とがなかった。また、得られた熱可塑性樹脂シートは、
厚さ150μmであり、両面に光沢があり、透明性が高く、
不良個所もなかった。

【００３３】〔比較例２〕比較例１に係る製造装置と同
じものを使用したが、製造条件は実施例２と同様にして
熱可塑性樹脂シートを製造した。この熱可塑性樹脂シー
トの製造中、金属弾性スリーブが蛇行を起こしたうえ、
金属弾性スリーブとラバープレートの間から内部冷媒の
漏れが認められた。

【００３４】〔実施例３〕実施例１における水圧を3kg
／cm²、製膜速度を60m/minに変えたこと以外は実施例１
と同様の条件として熱可塑性樹脂シートを製造した。こ
の熱可塑性樹脂シートの製造中、10⁷回転運転した時点
においても、金属弾性スリーブに異常は見られなかっ
た。また、得られた熱可塑性樹脂シートは、厚さ150μm
であり、両面に光沢があり、透明性が高く、不良個所も
なかった。

【００３５】〔比較例３〕比較例１に係る製造装置と同
じものを使用したが、製造条件は実施例３と同様にして
熱可塑性樹脂シートを製造した。この熱可塑性樹脂シー
トの製造中、2×10⁶回転運転した時点において、ラバー
プレートが劣化し、その部分から水漏れが発生した。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、スリーブの蛇行、耐久
性の問題、液漏れの虞れ、等のない押圧ロール及びこれ
を使用した熱可塑性樹脂シートの製造装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る熱可塑性樹脂シー
トの製造装置の概略図である。

【図２】第１実施形態に係る押圧ロールの断面図であ
る。

【図３】第１実施形態に係る押圧ロールの分解斜視図で
ある。

【図４】第１実施形態に係る金属シール部材の斜視図で
ある。

【図５】第１実施形態に係る熱可塑性樹脂シートの製造
方法を示す断面図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係る押圧ロールの要部
断面図である。

【図７】第２実施形態に係る金属シール部材の斜視図で
ある。

【符号の説明】

10 押圧ロール 12 第１のロール 26 被押圧物である溶融熱可塑性樹脂シート 27 熱可塑性樹脂シート 38 ロール本体 39 支持体であるエンドプレート 40 弾性筒 44 金属製スリーブ 45 第１実施形態の金属シール部材 47 流体である冷媒 49 第２実施形態の金属シール部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｌ 7:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被押圧物に対する弾性変形可能な金属製
スリーブを外周面に備え、前記スリーブ内に前記被押圧
物の温度制御を行う流体が流通する押圧ロールであっ
て、前記金属製スリーブは、このスリーブの支持体に対して
押圧方向に弾性変形可能な金属シール部材を介して支持
されていることを特徴とする押圧ロール。
【請求項２】請求項１に記載の押圧ロールにおいて、前記金属シール部材は、その断面形状がＶ字形又はＵ字
形のリングであることを特徴とする押圧ロール。
【請求項３】請求項１に記載の押圧ロールにおいて、前記金属シール部材は、その断面形状が蛇腹状のリング
であることを特徴とする押圧ロール。
【請求項４】第１のロールと、請求項１〜３のいずれ
かに記載の押圧ロールとを備え、前記第１のロールと押
圧ロールは、両ロールの間に溶融樹脂シートが挿通され
て冷却されるように配置されていることを特徴とする熱
可塑性樹脂シートの製造装置。