JP2001328154A - 重合体シートの成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シート状に押出された溶融重合体を、気体の
押圧で冷却ロールに密着させてシートを製造する際に、
高品質の重合体シート、特に厚み斑の少ない肉薄の重合
体シートを高速でしかも安定して生産できる方法を提供
する。 【解決手段】 オリフィス状の口金から押出された溶融
重合体のシート状物を、エアーチャンバーによる加圧気
体の押圧によって冷却ロール面に密着させ固化させるシ
ートの成形方法において、冷却ロール面の周辺速度を１
５０〜５００ｍ／分の範囲に保つことを特徴とする重合
体シートの成形方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は重合体シートの成形
方法に関し、更に詳しくは気体押圧法を用いた厚みの均
一性に優れた肉薄の重合体シートを高速でキャストする
重合体シートの成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】気体の静的押圧法、特にエアチャンバー
によるにキャスト方法（特公昭４７−３９９３０号公
報）は、溶融状態での粘性の大きい重合体、例えばポリ
プロピレンのシート成形には有効に実施されているが、
粘性の小さい重合体、例えばポリエチレンテレフタレー
ト等の場合は厚みの均一性に問題（厚み斑）が生じる。

【０００３】この厚み斑の原因は、チャンバーの口金側
外壁と冷却ロールとの間の隙間から、冷却ロールの上流
に向かって吹出す気流が、口金から出たシートに衝突し
てシートを振動させることにある。

【０００４】エアチャンバーによるにキャスト方法の厚
み斑の改善策として、例えば特開昭６１−１３５７２５
号公報ではエアチャンバーの上流側に、エアナイフを併
設して、エアナイフからの高速気流をエアチャンバーに
吹き込んで、エアチャンバーから冷却ロールの上流に向
かって吹出す気流を抑制し、併せてエアチャンバー内を
加圧してシートを冷却ロールに密着させる装置が提案さ
れている。

【０００５】また、実開平６−７２８号公報ではチャン
バーの口金側外壁とシートとの間隙を、条件に合わせて
高精度で極限まで狭く自動調整することによって、チャ
ンバーからの吹出し空気量を最小限にして厚み斑を改善
する装置が提案されている。

【０００６】前記、特開昭６１−１３５７２５号公報に
記載の改善策では、エアチャンバーから冷却ロール上流
側への気流の吹出し阻止機能と、エアチャンバーの加圧
機能が独立していないため操作方法が困難となる等の問
題がある。

【０００７】また、実開平６−７２８号公報に記載の改
善策では、ポリエステルのように粘性の小さい重合体で
は振動の影響を受け易いため、チャンバーの口金側外壁
とシートとの間隙を余り狭くすると、シートがチャンバ
ーに接触して切断する等のトラブルを生じ易く、充分な
効果が得られない上に設備が大掛かりになる問題があ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】エアチャンバー法の厚
み斑の主因としては、口金と冷却ロールの相対位置等キ
ャスト条件にもよるが、シート状物の表面を流れ、自由
空間にあるシート状物に衝突する吹出し気流量と風速と
が考えられ、厚み斑を改善するにはチャンバーの押圧を
下げることが最も確実且つ効果的な方法であるが、押圧
を下げるとシート状物と冷却ロールの密着力が低下し、
熱伝達量が低下するため冷却斑や冷却不足を生じる。

【０００９】本発明者は、上記の問題を解消し、ポリエ
ステルのように粘性の低い重合体に対しても有効な厚み
斑改善策を検討した結果、冷却ロール面の周辺速度を特
定の範囲に保って重合体シートを成形すれば、厚み斑が
改善されることを知見して発明に到達した。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
オリフィス状の口金から押出された溶融重合体のシート
状物を、エアーチャンバーによる加圧気体の押圧によっ
て冷却ロール面に密着させ固化させるシートの成形方法
において、冷却ロール面の周辺速度を１５０〜５００ｍ
／分の範囲に保つことを特徴とする重合体シートの成形
方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明では、口金から押出された
溶融重合体のシート状物を、エアチャンバー内の気体押
圧によって冷却ロール面に密着させ固化させる際、冷却
ロール面の周辺速度を１５０〜５００ｍ／分の範囲に保
つ。冷却ロール面の周辺速度をこの範囲とすることによ
り、口金から押出された溶融重合体シートの高速走行に
よって生じるシート状物表面の随伴気流が、エアチャン
バーから冷却ロールの上流に向かって吹出す漏洩気流の
シート状物への衝突作用を弱め、更に速度の上昇に伴っ
て、シート状物表面の随伴気流がエアチャンバーからの
吹出し気流を、前記口金、シート状物及びエアチャンバ
ーで形成する空間の上部開放部方向に押上げ、口金から
出た溶融状態のシートの振動を抑制する作用が生じる。

【００１２】加えて、エアーチャンバーと溶融重合体の
シート状物との間に、該シート状物が口金から冷却ロー
ルへの密着点に至る迄に、該シート状物の幅方向に横断
して拡散手段を設けることによって、エアチャンバーか
らの吹出す漏洩気流はより明確に上部開放部方向に押上
げられて、シート状物への衝突作用が一層を弱められ、
その結果厚みの均一性に優れたシートを成形することが
できる。

【００１３】この拡散手段は、平板または弧状体の一部
であることが好ましく、且つ該拡散手段とシート状物と
の間で形成される隙間は、口金方向に拡大する隙間であ
ることが好ましい。

【００１４】上記の弧状体は円孤状又は楕円弧状に成形
された板状であることが好ましく、エアチャンバーから
の吹出し気流を弧状体の内周面或いは平板の上面に沿っ
て拡散させることが出来る。平板または弧状体の周長は
２〜２００ｍｍで好ましくは５〜１００ｍｍである。拡
散手段の下端とシート状物との隙間は０．５〜８ｍｍ
で、好ましくは０．８〜５ｍｍである。

【００１５】該拡散手段の冷却ロールに対抗する平板或
いは弧状体の下端の接線が、相対する冷却ロール接線に
平行でも良いが、チャンバーの方向に０〜６０度傾斜す
ることが出来る。

【００１６】チャンバーからの吹出し気流に対する拡散
手段の作用効果は、シート状物の引取速度や拡散手段と
シート状物との隙間によって異なるり、隙間が大きい時
には吹出し気流の一部はを弧状体の内周面或いは平板の
上面に沿って拡散され、他の気流の一部は弧状の隙間を
通り、その外周面に沿ってコアンダ効果で上部開放部方
向に拡散される。一方隙間が小さい時には、吹出し気流
の大半が弧状体の内周面或いは平板の上面に沿って拡散
され、拡散手段とシート状物との隙間は高速で引取られ
るシート状物の随伴気流で満たされる場合がある。いず
れの場合も本発明の拡散手段は、チャンバーからの吹出
し気流をシート状物から遠ざかる方向に拡散させる。

【００１７】しかるに口金から出て高速で引取られるシ
ート状物は、高い引取張力と、早い随伴気流に覆われて
外乱を受けにくくなっているが、前記拡散手段によって
更に外乱要因が減少し、シート状物の振動が抑えられて
シートの厚み斑が向上する。

【００１８】本発明において、冷却ロール面の周辺速度
は１５０〜５００ｍ／分の範囲である。この周辺速度の
下限は、１８０ｍ／分であることが好ましく、２００ｍ
／分であることが得られるシートの厚み均一性が更に優
れ且つシートの生産効率が優れたものになるため好まし
い。また、周辺速度の上限は、５００ｍ／分を超えると
シートの成形の際のシートのネックイン（狭幅化）が大
きくなって、冷却ロール上の耳の位置が不安定になった
り、耳部の肉厚が高くなって冷却不良を生じる等してフ
イルムの切断等が生じ易くなり、生産効率が逆に低下す
る場合がある。従って周辺速度の上限は５００ｍ／分で
あることが必要である。上限速度は４５０ｍ／分あるこ
とが好ましく、４００ｍ／分であることが更に切断等が
少なく生産効率が優れたものになるため好ましい。

【００１９】本発明において、気体の押圧は５〜５００
Ｐａの圧力が好ましいが、特に１０〜２００Ｐａが好ま
しい。そして、エアーチャンバーのシート走行方向の長
さはキャスト速度にもよるが、５〜５０ｃｍが好まし
い。

【００２０】本発明においては、口金から押出されたシ
ート状物はチャンバー上流側外壁と冷却ロールとの間の
狭い隙間を通ってチャンバー内に導かれ、気体の押圧で
冷却ロールに密着し冷却されて固化され、チャンバーの
下流側外壁と冷却ロールとの隙間を通ってチャンバーの
外に導かれ、更に冷却されて巻き取り工程や、延伸工程
など次の工程に移送される。

【００２１】尚、本発明において気体の押圧とは、空気
を主体とし、気体の静圧によってシート状物ないしシー
トに作用させる押圧であって、エアーチャンバーによっ
て発生させることができる。

【００２２】本発明においてシートの厚さは５〜２００
μｍが好適で、５μｍ未満では厚みの均一性が得難く、
一方２００μｍを超えると冷却ロールへの密着不良欠点
が生じたり、シートの冷却不良を生じる場合がある。シ
ートの厚さの下限は１０μｍであることが更に好まし
い。また、シートの厚さの上限は１５０μｍであること
が更に好ましく、８５μｍであることが特に好ましい。

【００２３】本発明における重合体とは、例えばポリエ
チレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナレフ
タレートのような芳香族ポリエステル、ポリプロピレン
のようなポリオレフイン、ポリスチレンのようなポリビ
ニル、ナイロンのようなポリアミド、ポリカーボネート
等の熱可塑性重合体であり、その中でも芳香族ポリエス
テルが特に好ましい。

【００２４】芳香族ポリエステルのように溶融粘度が低
いポリマーの場合は、口金から押出されたシートのネッ
クインが大きく、シートの狭幅化と幅方向の厚みの均一
性が悪化し易いので、シート状物の両耳部を静電密着
法、液膜密着法及び／またはロール押圧法の手段によっ
て冷却ロール面上に強制的に密着させる方法を本発明に
併用することが好ましい。

【００２５】本発明における重合体は、溶融粘度が４０
〜３０００Ｐａ・Ｓの範囲であることが好ましい。溶融
粘度が４０Ｐａ・Ｓに満たない場合は、溶融重合体を回
転冷却ドラム面で冷却する際に、シートの押出方向（長
手方向）の厚み斑が顕著になることがあり好ましくな
い。また、溶融粘度が３０００Ｐａ・Ｓを超えると、溶
融重合体を冷却ドラム面で冷却する際に、シートの切断
が頻発すること等があり好ましくない。溶融粘度の下限
は５０Ｐａ・Ｓであることが更に好ましく、６０Ｐａ・
Ｓ以上であることがシートの厚み斑が改善するために好
ましい。また、溶融粘度の上限は２５００Ｐａ・Ｓであ
ることが更に好ましく、２０００Ｐａ・Ｓであることが
シートの幅方向の厚み斑が良好なものになるため特に好
ましい。

【００２６】本発明においてオリフィス状の口金とは、
例えばＴダイ、フィッシュテールダイ、Ｉダイ等で、偏
平な矩形状の開口部を有する口金である。

【００２７】本発明で成形されたシートは引き続き延伸
工程で延伸して二軸延伸フイルムとすることができ、シ
ート全幅を静電密着法で成形したシートを延伸して得ら
れる二軸延伸フイルムと同等以上の物性を有するポリエ
ステルフイルムとすることができる。

【００２８】以下、本発明を図をもって更に説明する。
図１は本発明の実施態様の一例である。図２は本発明の
更に好ましい実施態様の一例である。図１、図２におい
て、１１は口金、１２はシート状物、１３は回転冷却ロ
ール、１４は針状電極、１５はエアーチャンバー、１６
は漏洩気流の拡散手段である。

【００２９】図１についてキャスト方法を説明すると、
口金１１から押出されたシート状物１２を、高速回転す
る冷却ロール１３の上に導き、高電圧を印可した針状電
極１４でシート状物の耳相当部を静電密着させ、次いで
チャンバー１５に導く、チャンバー内部は空気等の気体
で充満しており、シート状物は気体の押圧で冷却ロール
に密着して固化する。尚、シート状物表面の随伴気流が
エアチャンバーからの吹出し気流を、口金、シート状物
及びエアチャンバーで形成する空間の上部開放部方向に
押上げ、口金から出た溶融状態のシートの振動が抑制さ
れ厚みの均一性に優れたシートを成形することができ
る。

【００３０】図２についてキャスト方法を説明すると、
口金１１から押出されたシート状物１２を、断面形状が
弧状体の一部である漏洩気流の拡散手段１６と冷却ロー
ルとの間の隙間を通して、高速回転する冷却ロール１３
の上に導き、高電圧を印可した針状電極１４でシート状
物の耳相当部を静電密着させ、次いでチャンバー１５に
導く、チャンバー内部でシート状物は空気等の気体の押
圧で冷却ロールに密着して固化する。尚、拡散手段１６
によって、エアチャンバーからの吹出す漏洩気流がより
明確に上部開放部方向に押上げられて、シート状物への
衝突が一層を弱められ、その結果厚みの均一性が極めて
優れたシートを成形することができる。

【００３１】シートのキャスト速度を高めるためには、
シートの冷却速度を高める必要がある。このため、例え
ばチャンバー内の気体押圧を高くし、シートと冷却ロー
ルとの密着力を大きくすることによりシートの冷却速度
を高めることができる。従来法では、気体の押圧を高め
た結果、チャンバーの口金側外壁と冷却ロールとの隙間
等から吹出す気体の風量、風速が大きくなって、自由空
間にある溶融シートに強く衝突して振動させ、シートの
厚みの均一性を著しく悪化させるが、本発明では、冷却
ロールとの隙間等から吹出す気体の風量が高速で搬送す
るシートに伴う随伴気流で相殺されるため、シートの振
動を低く抑えることができる。

【００３２】尚、冷却速度が不足する場合は、複数の冷
却ロールにより溶融重合体シートの両面を同時に、或い
は逐次に冷却する方法を用いることができる。

【００３３】

【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに説明す
る。尚、実施例中のポリマーの溶融粘度（Ｐａ・ｓ）
は、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠して高化式フローテスタ
ー（（株）島津製作所製）により、溶融ポリマーを３０
０℃で６０秒間保った後、長さ１０ｍｍ直径１ｍｍの形
状のノズルを用い、荷重３０ＭＰａにて測定した。

【００３４】［実施例１］図１に示す装置を用いて、溶
融粘度が１２０Ｐａ・ｓのポリエチレンテレフタレート
を溶融押出し、押出されたシートの両端部に針状帯電極
にて７Ｋｖの直流電圧を印可した。表１に示す条件によ
りシートを成形し、シートの長さ方向の厚み斑等を評価
した。評価結果を表１に示す。

【００３５】［実施例２〜５］図２に示す装置を用い、
回転冷却ロールの周辺速度とチャンバー内圧を表１に示
す通り変更した以外は実施例１と同様にポリエチレンテ
レフタレートを押出し、得られたシートの長さ方向の厚
み斑等を評価した。評価結果を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】［比較例１〜３］回転冷却ロールの周辺速
度を表１に示す通り変更した以外は実施例１と同様にポ
リエチレンテレフタレートを押出し、得られたシートの
長さ方向の厚み斑と製膜安定性等を評価した。評価結果
を表２に示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】表１に示した結果から明らかなように本発
明によるシートの厚み斑は良好であったが、回転冷却ロ
ールの周辺速度が低い従来法では、厚み斑が不良であっ
た。

【００４０】尚、表１及び表２において、シート厚さが
６０μｍの場合厚み斑欄の評価結果は下記のとおりであ
ることを示す。 ○：厚み斑が３％未満・・・・・・・極めて良好 △：厚み斑が３％以上６％未満・・・良好 ×：厚み斑が６％以上・・・・・・・不良 製膜安定性の評価基準 極めて安定：口金から冷却ロールに着地するまでのシー
ト状物に振動がなく、静止状態に見える。 安定：口金から冷却ロールに着地するまでのシート状物
は少し振動しているが、製膜の安定性には問題ない。 不安定：冷却ロール上の耳の位置が不安定になったり、
耳部の肉厚が高くなって冷却不良を生じる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、高品質の重合体シー
ト、特に厚み斑の少ない肉薄の重合体シートを高速でし
かも安定して生産できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様の一例を示す説明図である。

【図２】本発明の更に好ましい実施態様の一例を示す説
明図である。

【符号の説明】

１１：口金 １２：シート状物 １３：冷却ロール １４：針状電極 １５：エアーチャンバー １６：拡散手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若林 啓明 大阪府茨木市耳原３丁目４番１号 帝人株 式会社大阪研究センター内 Ｆターム(参考） 4F207 AA24 AG01 AK02 AR17 KA01 KA17 KK56 KK64 KK66 KL84 KM14 KM15

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オリフィス状の口金から押出された溶融
   重合体のシート状物を、エアーチャンバーによる加圧気
   体の押圧によって冷却ロール面に密着させ固化させるシ
   ートの成形方法において、冷却ロール面の周辺速度を１
   ５０〜５００ｍ／分の範囲に保つことを特徴とする重合
   体シートの成形方法。
2. 【請求項２】 エアーチャンバーから口金方向にシート
   状物に沿って吹き出す漏洩気体の少なくとも一部を、該
   シート状物の幅方向に横断して設けた拡散手段によって
   拡散させることを特徴とする請求項１に記載の重合体シ
   ートの製造方法。
3. 【請求項３】 拡散手段が、エアーチャンバーと溶融重
   合体のシート状物との間に該シート状物の幅方向に横断
   して設けた平板または弧状体の一部であり、且つ該拡散
   手段とシート状物との間で形成される隙間は、口金方向
   に拡大する隙間である請求項２に記載の重合体シートの
   製造方法。
4. 【請求項４】 重合体の溶融粘度が５０〜３０００Ｐａ
   ・Ｓの範囲である請求項１乃至３のいずれか１項に記載
   の重合体シートの成形方法。
5. 【請求項５】 重合体がポリエステルである請求項１乃
   至４のいずれか１項に記載の重合体シートの成形方法。