JP2017030279A - 押出ｔダイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルム幅方向に対して、均一な、膜厚、力学強度、ヒートシール性の得られる押出Ｔダイ装置を提供する。【解決手段】溶融樹脂をフィルム状に押し出す押出Ｔダイ装置１であって、Ｔダイ２のマニフォールド３およびリップランド４を、幅方向に対して、個別に加熱する複数のマニフォールドヒーター１０およびリップランドヒーター１２とＴダイ内部の樹脂温度を、Ｔダイの幅方向に対し、測定する複数の温度計１１と、Ｔダイより吐出された後の、エアギャップ樹脂温度の、幅方向に対する温度分布を、測定する赤外線式温度計８と、温度計および赤外線式温度計より得られた、温度データにより、Ｔダイに設けられたマニフォールドヒーターおよびリップランドヒーターの加熱を制御する制御器９と、を備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂フィルムを製造する押出Ｔダイ装置に関し、Ｔダイ吐出後の溶融樹脂フィルム膜厚の膜厚精度、樹脂フィルムの強度、ヒートシール性などの向上が図れる押出Ｔダイ装置に関する。

従来、押出成形による樹脂フィルムの生産ラインは、加熱シリンダ内に配設されたスクリュを回転させて樹脂を溶融させ、溶融樹脂をスリット状の開口を備えるＴダイなどの押出ダイに供給し、フィルム状に押し出し、紙・金属箔・樹脂などのフィルム状の基材上に薄膜の樹脂層を塗布成形し、ロールで冷却固化させ、巻取り装置で成型品を巻き取る構成になっている。

この成形品の樹脂フィルムは、往々にしてダイ幅方向に対して、膜厚・強度・ヒートシール性などが不均一となり、外観不良や品質上の問題が発生している。

膜厚不均一性の解決方法としては、フィルム巻取前のライン上に膜厚計を設置し、膜厚計で測定したデータをもとに、Ｔダイのリップクリアランスを自動調整する機能を有した、オートＴダイを使用するなどがある（特許文献１）。

しかしながら、リップクリアランスの制御によって膜厚のみを強制的に均一化するため、溶融樹脂温度は幅方向に対して不均一となり、固化後フィルムの強度やヒートシール性などには偏りが生じる可能性がある。

また、強度やヒートシール性の不均一性の解決方法としては、Ｔダイと冷却ロールの間のエアギャップの空気温度をボックスヒーター等で調整することで、樹脂の酸化劣化を均一化しようとする手法がある（特許文献２）。

しかしながら、前記方法で制御するのはＴダイ吐出後溶融樹脂の温度分布であり、Ｔダイ内（マニフォールド）の溶融樹脂温度に偏りが生じていれば、それによる膜厚分布や強度、ヒートシール性などには偏りが生じることとなる。

特開２００７-２２３３１１号公報 特開２００３-１８５８４４号公報

本発明は、フィルム幅方向に対して均一な膜厚、力学強度、ヒートシール性の得られる押出Ｔダイ装置を提供することにある。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、溶融樹脂をフィルム状に押し出す押出Ｔダイ装置であって、
Ｔダイのマニフォールドおよびリップランドを幅方向に対して個別に加熱する複数のヒーターと、
Ｔダイ内部の樹脂温度をＴダイの幅方向に対し直接測定する複数の温度計と、
Ｔダイより吐出された後のエアギャップ樹脂温度の幅方向に対する温度分布を直接測定する赤外線式温度計と、
前記温度計および前記赤外線式温度計より得られた温度データにより、Ｔダイのマニフォールド及びリップランドに設けられた前記ヒーターの加熱を制御する制御器と、を備えたことを特徴とする押出Ｔダイ装置である。

本発明品を使用することで、フィルム幅方向に対し、フィルム膜厚、力学強度、ヒートシール性等の均一性の高いフィルムを得ることができる。従来の間接的な制御手法に比べ、溶融樹脂温度を直接測定しながら制御するので、フィードバックが短時間で行える。

本発明の押出Ｔダイ装置の構成を示した概念図である。 本発明に用いる装置の形態の一例。

以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の押出Ｔダイ装置の構成を示した概念図である。

本発明の押出Ｔダイ装置１による樹脂フィルムの成形について説明する。まず、Ｔダイ２に供給口２ａから溶融樹脂Ｒ１を供給すると、溶融樹脂Ｒ１は、マニフォールド３に流れ、マニフォールド３の幅方向に広がり、下方のリップランド４へ流れる。

そして、溶融樹脂Ｒ１がリップランド４を通過する際にフィルム状に成形される。リップランド４内でフィルム状に成形された溶融樹脂Ｒ１は、吐出口５から吐出され、溶融樹脂フィルムＲ２となる。

溶融樹脂フィルムＲ２は押出Ｔダイ装置１の下方（下流側）に設けられ、冷却ローラー６によって圧延され、冷却ローラー６は樹脂フィルムＲ２が排出されるスピードよりも速いスピードで回転されている。

吐出口５から吐出された時点では、溶融樹脂フィルムＲ２は固化していない。溶融樹脂フィルムＲ２は、冷却ローラー６上の基材７に片面が転写されると同時に冷却され、固化する。

Ｔダイ内部の樹脂温度を直接測定する温度計１１は、Ｔダイ幅方向に対し、Ｔダイ表面からマニフォールドまでを貫通するように複数本が設置されている。

温度計１１の先端は、マニフォールド内壁面と同じ位置になる。温度計１１の種類は問わないが、熱電対式の温度計か、もしくは赤外線式の温度計を使用するのが良い。

次に、Ｔダイ吐出後の溶融樹脂を計測する温度計について説明する。吐出口５と冷却ローラー６との間に、計測装置として、赤外線式温度計８を設置する。赤外線式温度計８は、吐出口５と冷却ローラー６との間の溶融樹脂フィルム全幅の温度を測定できる、幅方向対する走査測定機能を有するものを使用する。

また、赤外線式温度計８は、測定物の吸収波長帯に合わせてセンサー種を選択する（ポリエチレンフィルムは３．４３μｍ、ポリエステルフィルムでは８μｍの波長を検出するセンサーを用いる）。多層樹脂フィルムの計測の場合、表面側樹脂の波長に合わせたセンサーを使用する。

次に、溶融樹脂温度データのフィードバック方式について説明する。赤外線式温度計８、温度計１１により、Ｔダイ幅方向の溶融樹脂温度を随時計測する。赤外線式温度計８と温度計１１で計測されたデータは信号として制御器９に送られる。

制御器９は、温度計測値を予め入力されていた目標温度と比較し、目標温度の許容範囲内に入っていた場合、そのままフィードバックを継続する。温度計１１の計測値が目標温度に達していなかった場合、制御器９からマニフォールドヒーター１０に指示が出され、目標温度に到達するまでヒーターの温度を上昇もしくは下降させる。

赤外線式温度計８の計測値が目標温度に到達していなかった場合、制御器９からリップランドヒーター１２に指示が出され、目標温度に到達するまでヒーターの温度を上昇もしくは下降させる。

図２は、Ｔダイ２の内部構造を示しており、上部に溶融樹脂Ｒ１の供給口２ａを備えており、供給口２ａは溶融樹脂Ｒ１を供給する図示しないアダプターと接続されている。

Ｔダイ２は、成形される樹脂フィルムに合わせて、幅方向に細長い形態を持つ。マニフォールド３は、Ｔダイ２の幅方向にわたって筒状に形成されていて、幅方向の中間部の上部にＴダイ２の供給口２ａが接続されている。

リップランド４は、マニフォールド３の下側にＴダイ２の幅方向にわたって形成されている。吐出口５はＴダイ２の下端部に形成されていて、リップランド４の下端部に位置している。

以下、実施例をもとに、さらに詳細に説明する。

図１に示す押出Ｔダイ装置を使用し、樹脂フィルムを成型した。樹脂は、回転式Ｅ型粘度計による計測で、せん断速度１００（１／ｓ）の時に、粘度４００（Ｐａ・ｓ）を示す、市販のアイオノマー樹脂を使用した。Ｔダイの吐出幅は４００ｍｍ。Ｔダイ吐出口の開口幅は０．８ｍｍ均一とした。

Ｔダイと冷却ロールの隙間距離は１００ｍｍで、マニフォールド内部の樹脂温度は、Ｔダイ幅方向に対し、ｋ熱電対を８０ｍｍ間隔で５箇所挿入し測定し、さらに、Ｔダイ押出口から３０ｍｍ下の温度を、非接触赤外線式温度計ＭＰ１５０（Ｒａｙｔｅｋ社製）で測定した。

各温度データは信号化されて制御器に送られ、制御器は温度分布の制御を実施した。

＜比較例＞
温度制御を行わなかった以外は、同一条件にてフィルムの作製を行なった。

＜評価＞
評価は、マニフォールド内目標樹脂温度およびＴダイ吐出後の目標樹脂温度に対するズレ温度、膜厚バラツキ、引裂き強度のバラツキより判断した。制御を行わなかった場合の各温度計測データと、固化後フィルムの膜厚データ・引裂強度データ（長さ７５×６３ｍｍ試験片によるエルメンドルフ引裂試験機による測定）を示す。

表の上の数値はマニフォールド内部の樹脂温度測定位置を表し、他項目の位置もそれに対応する。また、制御器を稼働させ、温度が５分間許容範囲値内で安定したときの温度計測値と、固化後のフィルム膜厚データ・引裂強度データを以下に示す。制御器には以下の目標温度（±許容範囲２％）を入力した。結果を表１に示す。

マニフォールド内目標樹脂温度に対する、実際のマニフォールド内樹脂温度の差は、制御したものは、２℃であったが、制御しなかったときは、１５℃であった。またＴダイ吐出後の目標樹脂温度に対する、実際のＴダイ吐出後の樹脂温度の差は、制御したものは、５℃であったが、制御しなかったときは、５５℃であった。

膜厚に関しても、制御したものは、１μｍのバラツキであったが、制御しなかったときは、１２μｍのバラツキであった。また引裂き強度に関しても、制御したものは、０．２Ｎであったが、制御しなかったときは、２．０Ｎであった。

このように、本発明のＴダイの幅方向に対し直接測定する複数の温度計と、Ｔダイより吐出された後のエアギャップ樹脂温度の幅方向に対する温度分布を直接測定する赤外線式温度計と、これらより得られた温度データにより加熱を制御する本発明の押出Ｔダイ装置を用いることにより、幅方向に対する膜厚及び引裂強度が均一な製膜フィルムを得ることができた。

１・・・押出Ｔダイ装置
２・・・Ｔダイ
２ａ・・・供給口
３・・・マニフォールド
４・・・リップランド
５・・・吐出口
６・・・冷却ローラー
７・・・基材
８・・・赤外線式温度計
９・・・制御器
１０・・・マニフォールドヒーター
１１・・・温度計
１２・・・リップランドヒーター
Ｒ１・・・溶融樹脂
Ｒ２・・・溶融樹脂フィルム

Claims (1)

1. 溶融樹脂をフィルム状に押し出す押出Ｔダイ装置であって、
   Ｔダイのマニフォールドおよびリップランドを幅方向に対して個別に加熱する複数のマニフォールドヒーターおよびリップランドヒーターと、
   Ｔダイ内部の樹脂温度をＴダイの幅方向に対し測定する複数の温度計と、
   Ｔダイより吐出された後のエアギャップ樹脂温度の幅方向に対する温度分布を測定する赤外線式温度計と、
   前記温度計および前記赤外線式温度計より得られた温度データにより、Ｔダイに設けられた前記マニフォールドヒーターおよび前記リップランドヒーターの加熱を制御する制御器と、を備えたことを特徴とする押出Ｔダイ装置。