JP2006056169A - 超高分子量ポリオレフィンインフレーションフィルムおよびフラットヤーン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スクリューダイの第二スクリューのフライト高さ110がテーパー状に漸次低くなる形状を有する第二スクリューを備えたインフレションフィルム製造装置によって、フライトマークが低減された、厚み斑が少ないインフレーションフィルムを得ることができ、該インフレーションフィルムを裁断した後、延伸することで繊度斑が少ない延伸テープを得ることができる。
【選択図】図2
Description
この方法は優れた方法であるが、得られるインフレーションフィルムの均一性(厚み斑)に難がある。
(1)極限粘度[η]が4〜25dl/gである超高分子量ポリオレフィンからなるインフレーションフィルムであり、引張強度が150MPa以上、偏肉度が10%以下であることを特徴とするインフレーションフィルムを提供する。
(2)第一スクリューを備えた押出機と、第一スクリューと独立して回転する第二スクリューと、第二スクリューの下流側の先端に連結され第二スクリューと共に回転するマンドレルと、マンドレルが挿通されるアウターダイと、第二スクリューの内部およびマンドレルの内部に延在してなる気体流路とを備え、前記第二スクリューのスクリュー軸の外周に形成されたスクリューフライト部の高さが、マンドレル部方向に向かってテーパー状に漸次減少し、マンドレルとの接続部分でフライトがなくなる形状を有する成形装置を用いて、極限粘度[η]が4〜25dl/gの超高分子量ポリオレフィンをインフレーション成形することを特徴とするインフレーションフィルムの製造方法を提供する。
(3)第一スクリューを備えた押出機と、第一スクリューと独立して回転する第二スクリューと、第二スクリューの下流側の先端に連結され第二スクリューと共に回転するマンドレルと、マンドレルが挿通されるアウターダイと、第二スクリューの内部およびマンドレルの内部に延在してなる気体流路とを備え、前記第二スクリューのスクリュー軸の外周に形成されたスクリューフライト部の高さが、マンドレル部方向に向かってテーパー状に漸次減少し、マンドレルとの接続部分でフライトがなくなる形状を有するインフレーションフィルムの製造装置を提供する。
(4)極限粘度[η]が4〜25dl/gである超高分子量ポリオレフィンからなる延伸テープであり、引張強度が13.2cN/dtex以上、繊度斑が15%以下であることを特徴とする延伸テープを提供する。
本発明に用いる超高分子量ポリオレフィンは、デカリン溶媒中、135℃で測定した極限粘度[η]が4〜25dl/g、好適には7〜25dl/gで、且つASTM D1238、F規格で測定されるメルトフローレート(MFR)が0.01g/10分以下の超高分子量ポリオレフィンである。極限粘度[η]がこのような範囲にあると、延伸テープとして十分な強度が得られることから好ましい。
本発明の延伸テープを構成する超高分子量ポリオレフィンは、具体的には、エチレンの単独重合体、プロピレンの単独重合体またはエチレンまたはプロピレンと炭素原子数3〜10のα−オレフィンとの共重合体であり、炭素原子数3〜10のα−オレフィンとしては、例えばプロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン等が挙げられる。これらの中で経済性などの面から、エチレンの単独重合体またはエチレンを主体とした上記α−オレフィンとの共重合体が好適に用いられ、エチレンが重合体全体の80モル%以上、好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上であることが好ましい。
本発明に用いる超高分子量ポリオレフィン樹脂は、従来公知の方法で製造可能でであり、例えば特開平2003−64225号公報に記載されているように、触媒の存在下に上記エチレンやα−オレフィンを重合することで得ることができる。
図1は、本発明の超高分子量ポリオレフィンのインフレーションフィルムの製造装置の概略を示した図である。この装置は、図1に示すごとく、10は第一スクリュー20を有する押出機で、30の第二スクリューが、該押出機と直交する方向へ向けた状態で設けられ、40のマンドレルと連結された、50のスクリューダイ、60のバブル安定体、70の気体吹き出し口からなる。この第二スクリューは駆動方式によって、第一スクリューとは独立に回転できるようになっている。
本発明の超高分子量ポリオレフィンからなるインフレーションフィルムの製造方法は、
超高分子量ポリオレフィンを、第一スクリューを備える押出機で溶融し、次いで第一スクリューと独立して回転する前記第二スクリューを備えるスクリューダイからチューブ状のフィルムを押し出し、該チューブ状のフィルム内部に、第二スクリュー内部およびマンドレルの内部に内在する気体流路を通して、気体吹き出し口から気体を吹き込むことでチューブ状のフィルムを膨張させ、同時に延伸・冷却してフィルムとすることができる。スクリューダイの第二スクリューおよび連結されるマンドレルは、押出機の第一スクリューと独立して回転させることが好ましく、その回転数は必ずしも押出機の第一スクリューの回転数と同じである必要はない。また、チューブ状フィルムの内部に吹き込む上記の気体は通常空気であるが、窒素等を用いてもよい。また、溶融状態のチューブ状フィルムの内部に気体を吹き込む場合には、膨比は7倍以上、好ましくは7〜20倍、さらに8〜12倍とするのが好ましい。膨比が7倍以上であると周方向(TD)の厚みが均一となり、良好な引張強度、衝撃強度等の機械的物性を得ることができる。また膨比が20倍以下であると、フィルムが白濁することなく、破裂現象を生じることなく良好な成形性を得ることができる。
従来の公知のインフレーションフィルムの製造装置では、押し出されたチューブ状のパイプに、第二スクリューのフライトに起因するフライトマークが残存しており、従って、得られるインフレーションフィルムにもフライトマークが残存していた。しかしながら本発明の、第二スクリューのスクリュー軸の外周に形成されたスクリューフライトの高さを、マンドレル部方向に向かってテーパー状に徐々に低くした形状を有するスクリューを使用すると、このフライトマークを大きく低減させることができ、厚み斑の少ない超高分子量ポリオレフィンからなるインフレーションフィルムを得ることができる。
本発明のインフレーションフィルムは、本発明のインフレーションフィルム製造装置を使用して、上述のように極限粘度[η]が4〜25dl/gである超高分子量ポリオレフィンを、膨比7倍以上、縦延伸倍率7倍以上とすることで、インフレーションフィルムの縦方向または周方向の少なくとも一方の引張強度が150MPa以上、好ましくは150〜300MPa、衝撃強度が40kJ/m以上、好ましくは50〜150kJ/mの特性を有する、超高分子量ポリオレフィンからなる延伸フィルムを製造して得ることができる。
本発明の繊度斑が少ない延伸テープは、上記のインフレーションフィルム製造装置で得られる、フライトマークが低減された厚み斑が少ない超高分子量ポリオレフィンからなるインフレーションフィルムを裁断した後、延伸して得ることができる。
超高分子量ポリエチレン粉末([η]=7.2dl/g、MFR=0.01g/10分未満)を用いた。
押出機の第一スクリュー外径60mmφ、スクリュー有効長さ2184mm(L/D=36.4)、フライトピッチ50mm一定、スクリュー圧縮比1.5、押出機に対して立設してなるスクリューダイの有効長さ1000mm、ダイ出口アウターダイ内径105mmφ、ダイ出口マンドレル外径95mmφ、スクリューダイの第2スクリューの押出機側の最外径D1;110mmφ、マンドレル側の最外径D2;89mmφ、第二スクリュー有効長さL1;200mm(D1/D2=1.24、L1/D1=1.82)、フライトピッチは、62.5mmで一定である4条スクリューであり、スクリューフライトの高さは図2に示すごとく、押出機側のフライト根元から一周分はフライト高さが変わらず、その後マンドレル部方向に向かって最終のフライト部の高さが0mmとなるような滑らかなテーパー状にフライトの高さが漸次減少する形状であり、第二スクリューの圧縮比1.0、バブル安定体の外径53mmφ、バブル安定体の長さ1300mm、第2スクリュー内部、マンドレル内部及びバブル安定体シャフト内部に延在してなる10mmφの気体流路、安定板、ピンチロールおよび製品巻取機を具備してなる。
ASTM D2040に準じ、溶媒としてデカリンを用い、毛細管法にて測定したものを極限粘度[η]とした。
ASTM D1238に準じ、温度190℃、ピストン荷重2.16kgにて測定した。
JIS K7127に準じ、JIS K6781に準じた試験片を作成し、引張速度:200mm/分、チャック間距離:80mm、試験片幅10mmで測定した。
ASTM D3420に準じ、10cm×10cmのフィルムの衝撃強度を、東洋精機社製フィルムインパクトテスターを使用して、先端径:1インチ、振り子エネルギー:2.943Jで、試験台に固定されたフィルムを、振り子式ハンマーで撃ち破った時のエネルギーを測定し、次式からフィルムの衝撃強度を求めた。
フィルムの衝撃強度(kJ/m)=破壊エネルギー(J)/厚さ(m)/1000
フィルムの厚み斑として偏肉度および2σを指標として求めた。
評価方法については、縦方向と周方向のフィルム厚みを測定して評価した。ここで、縦方向(MD方向)とは、フィルムの引き取り方向をいい、周方向(TD方向)とは、それに直交する方向をいう。
縦方向については、チューブ状のフィルムに気体を吹き込んで膨張したフィルムが一定の膨比となったダイ出口からの距離1000mmの位置から、さらに上方に距離1000mmの位置であって、押出機からチューブ状のフィルムに向かって左側の、周方向の一定位置のフィルムの厚みを、インタクト社製の静電容量方式の厚み計にて、安定した成形条件下で成形を行いながら連続的に0.5秒間隔で40分間測定して得られた4800点のデータに基づき、偏肉度を数式(1)、2σを数式(2)に基づき算出した。
また周方向については、Mitutoyo社製マイクロメータにて、縦方向の厚みを測定した膨張チューブを半分に押し潰す形で折りたたんだフィルムの周方向に、等間隔にフィルムの厚みを測定して得られた128点のデータに基づき、縦方向と同様に数式(1)および数式(2)より偏肉度および2σを算出した。
偏肉度={(膜厚の最大値)−(膜厚の最小値)}/2/(平均膜厚)×100 (1)
2σ=2×(標準偏差)/(平均膜厚)×100 (2)
ここで、縦方向のフィルムの厚み(膜厚)の最大値、最小値および平均値とはそれぞれ、上記の通り0.5秒間隔で40分間測定して得られた4800点の厚みデータの最大の値、最小の値および測定値の和を測定点数で除した値のことであり、周方向のフィルムの厚み(膜厚)の最大値、最小値および平均値とはそれぞれ、膨張チューブを半分に押し潰す形で折りたたんだフィルムの周方向に等間隔に測定して得られた128点の厚みデータの最大の値、最小の値、および測定値の和を測定点数で除した値のことである。また、標準偏差は各厚みデータ値と平均値との差の二乗和を測定点数から1を引いた値で除した値の平方根である。
延伸テープの引張強度は、JIS L1069に準じ、ORIENTEC社製 RTM−100を用いて、温度/湿度:23℃/65%RH、初期試料長:100mm、クロスヘッド速度:100mm/分で測定して求めた。
延伸テープの繊度斑の評価は、長さ550mの延伸テープをサンプリングして、0.5m間隔に裁断して延伸テープの質量を測定し、得られた質量を10000m長さの質量に換算して繊度を求め、得られた1100点の延伸テープの繊度に基づき、繊度斑を数式(3)、2σを数式(4)にて算出した。
繊度斑={(繊度の最大値)−(繊度の最小値)}/2/(平均繊度)×100 (3)
2σ=2×(標準偏差)/(平均繊度)×100 (4)
ここで、繊度の最大値、最小値、平均値とは、上記の通り得られた1100点の延伸テープの繊度のデータの最大の値、最小の値、および求めた繊度の和を測定点数で除した値のことである。また、標準偏差は求めた各繊度の値と平均値との差の二乗和を測定点数から1を引いた値で除した値の平方根である。
[インフレーションフィルムの製造]
超高分子量ポリエチレン粉末([η]=7.2dl/g、MFR=0.01g/分未満)を用い、アウターダイ/マンドレル=105/95mmφからなるダイを接続した60mmφ押出機を、シリンダ温度200℃、ダイ温度170℃、第一スクリューの回転数を27rpm、第二スクリューの回転数1.5rpmに設定し、ピンチロールで7.0m/分の速度で引き取りながら、図2に示すようなフライト高さがテーパー状に徐々に低減する二次スクリューを用いて、二次スクリュー内部およびダイのマンドレル内部に延在してなる気体流路から圧搾空気を吹き込んでチューブを冷却リング内径840mmφに接触する大きさに膨らませて(膨比8.0)、折り幅1320mm、厚み27μmからなる超高分子量ポリエチレンフィルムを製造した。得られたインフレーションフィルムの、引張強度および偏肉度などを評価した結果を表1に示した。
上記のようにして製造して得られたインフレーションフィルムの膨張チューブを半分に押し潰す形で折りたたみ、折りたたまれたフィルムの中央部から幅13mmでフィルムの縦方向(MD方向)に平行に裁断して得られたテープを原反とした。次いで、この原反を縦方向(MD方向)に143℃の熱板延伸槽で5.0倍に延伸し、147℃のエアオーブン延伸槽で縦方向(MD方向)にさらに1.5倍に延伸してトータル延伸倍率7.5倍に延伸した。このようにして、一本が444dtexの延伸テープを得た。得られた延伸テープの、引張強度および繊度斑などを評価した結果を表1に示した。
[インフレーションフィルムの製造]
ピンチロールによる引き取り速度を4.8m/分にした以外は、実施例1と同様の方法でフィルムを製造し、厚み40μmからなる超高分子量ポリエチレンフィルムを製造した。得られたインフレーションフィルムの、引張強度および偏肉度などを評価した結果を表1に示した。
[延伸テープの製造]
上記のようにして製造して得られたインフレーションフィルムの膨張チューブを半分に押し潰す形で折りたたみ、折りたたまれたフィルムの中央部から幅8.8mmでフィルムの縦方向(MD方向)に平行に裁断して得られたテープを原反とした。次いで、この原反を縦方向(MD方向)に143℃の熱板延伸槽で5.0倍に延伸し、147℃のエアオーブン延伸槽で縦方向(MD方向)にさらに1.5倍に延伸してトータル延伸倍率7.5倍に延伸した。このようにして、一本が444dtexの延伸テープを得た。得られた延伸テープの、引張強度および繊度斑などを評価した結果を表1に示した。
[インフレーションフィルムの製造]
ピンチロールによる引き取り速度を9.5m/分にした以外は、実施例1と同様の方法でフィルムを製造し、厚み20μmからなる超高分子量ポリエチレンフィルムを製造した。得られたインフレーションフィルムの、引張強度および偏肉度などを評価した結果を表1に示した。
[延伸テープの製造]
上記のようにして製造して得られたインフレーションフィルムの膨張チューブを半分に押し潰す形で折りたたみ、折りたたまれたフィルムの中央部から幅17.5mmでフィルムの縦方向(MD方向)に平行に裁断して得られたテープを原反とした。次いで、この原反を縦方向(MD方向)に143℃の熱板延伸槽で5.0倍に延伸し、147℃のエアオーブン延伸槽で縦方向(MD方向)にさらに1.5倍に延伸してトータル延伸倍率7.5倍に延伸した。このようにして、一本が445dtexの延伸テープを得た。得られた延伸テープの、引張強度および繊度斑などを評価した結果を表1に示した。
[インフレーションフィルムの製造]
第二スクリューのスクリューフライトの高さが、押出機側とマンドレル側で同じ一定高さ(D1=D2)の形状を有するスクリューを用いた以外は、実施例1と同じ方法で製造してインフレーションフィルムを得た。得られたインフレーションフィルムの、引張強度および偏肉度などを評価した結果を表1に示した。
[延伸テープの製造]
得られたインフレーションフィルムから実施例1と同じ方法で製造して、延伸テープを得た。得られた延伸テープの、引張強度および繊度斑などを評価した結果を表1に示した。
20 第一スクリュー
30 第二スクリュー
40 マンドレル
50 スクリューダイ
60 バブル安定体
70 気体吹き出し口
80 アウターダイ
100 スクリュー軸
110 スクリューフライト
120 気体流路
Claims (5)
- 極限粘度[η]が4〜25dl/gである超高分子量ポリオレフィンからなるインフレーションフィルムであり、引張強度が150MPa以上、偏肉度が10%以下であることを特徴とするインフレーションフィルム。
- 第一スクリューを備えた押出機と、第一スクリューと独立して回転する第二スクリューと、第二スクリューの下流側の先端に連結され第二スクリューと共に回転するマンドレルと、マンドレルが挿通されるアウターダイと、第二スクリューの内部およびマンドレルの内部に延在してなる気体流路とを備え、前記第二スクリューのスクリュー軸の外周に形成されたスクリューフライト部の高さが、マンドレル部方向に向かってテーパー状に漸次減少し、マンドレルとの接続部分でフライトがなくなる形状を有する成形装置を用いて、極限粘度[η]が4〜25dl/gの超高分子量ポリオレフィンをインフレーション成形することを特徴とするインフレーションフィルムの製造方法。
- 第一スクリューを備えた押出機と、第一スクリューと独立して回転する第二スクリューと、第二スクリューの下流側の先端に連結され第二スクリューと共に回転するマンドレルと、マンドレルが挿通されるアウターダイと、第二スクリューの内部およびマンドレルの内部に延在してなる気体流路とを備え、前記第二スクリューのスクリュー軸の外周に形成されたスクリューフライト部の高さが、マンドレル部方向に向かってテーパー状に漸次減少し、マンドレルとの接続部分でフライトがなくなる形状を有するインフレーションフィルムの製造装置。
- 第2スクリューの押出機側の最外径(D1)とマンドレル側の最外径(D2)の比(D1/D2)が1.1以上であることを特徴とする請求項3記載のインフレーションフィルム製造装置。
- 極限粘度[η]が4〜25dl/gである超高分子量ポリオレフィンからなる延伸テープであり、引張強度が13.2cN/dtex以上、繊度斑が15%以下であることを特徴とする延伸テープ。
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