JP2511349B2 - 管状フィルムの成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は管状フィルムの製造装置
に関するものである。さらに詳しくは、インフレーショ
ン成形方法により熱可塑性樹脂の管状フィルムを高速で
成形するべく冷却効果を高め、且つ長時間安定して成形
可能なインフレーション成形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、インフレーション成形方法により
製造される熱可塑性樹脂のフィルム、特にポリオレフィ
ン系樹脂の管状フィルムは包装用、農業用、産業用資材
用、及び買物袋用等幅広く利用されている。そのため近
年、ポリオレフィン系の管状フィルムの生産性を高める
ため、インフレーション成形方法の高速化が図られてい
る。このインフレーション成形方法の成形速度を高速化
するためには、溶融樹脂が環状ダイから押し出され熱膨
張変形を受け管状フィルムとなる間のインフレーション
成形工程での効率的な冷却方法、及び安定した成形方法
の開発が必要である。

【０００３】従来、インフレーション成形によりポリオ
レフィン系樹脂の管状フィルムを製造する場合、一般的
な冷却方法として、環状ダイから押し出されるバブル
（管状溶融樹脂）に向け該バブルの進行方向と同方向側
に環状ダイ上面近傍から冷却風を吹き出す方法が行われ
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したような冷却方
法においては、低速の領域でインフレーション成形を行
う場合には支障が無いが、成形速度を上げて多量の冷却
風の吹き付けが必要となった場合、冷却風量が多いため
に該冷却風が吹き付けられる部分のバブルが変形し、成
形安定性が低下してインフレーション成形が困難とな
る。

【０００５】この問題を解決する方法として、特開昭５
５−１５４１２６号公報には溶融膜を拡大し、表面積を
大きくして冷却効果を向上させる方法が開示されてい
る。しかしながらこの方法ではバブルを内側から支える
内部安定体が冷却風が噴射される場所よりもインフレー
ション成形下流側に位置しているために、フィルムを成
形する際に冷却風が噴射される場所において上記バブル
が内側へ凹み、該バブルが内部安定体の下部周辺部に引
っかかり、フィルム切れが発生し易くなる。

【０００６】また、同一場所での冷却風の吹き付けを避
け、数箇所で冷却風を吹き付ける方法、例えばフロスト
ライン近傍から安定板に至る間で複数段にわたり冷却風
の吹き付けを行う技術（特公平１−５２１７１号公報）
等が開示されている。しかしながらこの方法では成形装
置自体が非常に大きくなるため運転操作、特にインフレ
ーション成形開始時の調整操作が煩雑になる。

【０００７】さらに、高速で管状フィルムの製造を行う
ために多量の冷却風を吹き付けて冷却効果を高めると、
バブルを安定させるために設置された内部安定体にバブ
ルが強く接触させられることになり、内部安定体表面に
バブルに由来する樹脂の付着物が生じる。この付着物が
長時間連続運転を行うと内部安定体表面に堆積して内部
安定体表面の滑りを悪くしてしまう。その結果、バブル
が脈動し、製品の品質が低下してしまう。

【０００８】一方、上記のように、インフレーション成
形の高速化に関しては技術開示がなされているが、長時
間安定してインフレーション成形を続ける技術に関して
はほとんど開示されていない。実際の製造現場において
は、インフレーション成形を長時間連続して行ってお
り、成形開始時の状態を長時間持続させる必要がある。
即ち、一時的に成形速度を上げることができても、その
状態が数時間しか持続できないのであれば、結果的に製
造現場においては使いづらい技術に過ぎないのである。
連続運転の技術に関して現状では、製造現場の技術者の
経験に負う所が大きく、技術者による差が生じて製造効
率が悪くなるという問題も有る。

【０００９】このように、これまでインフレーション成
形における冷却方法として種々開発されているが、これ
らの方法だけでは高速でインフレーション成形を行った
場合に生ずる冷却不足、運転操作の煩雑さ、長時間にわ
たる成形安定性等の問題を十分解決し得ないのである。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は上記状
況に鑑みてなされたものであり、高速で且つ長時間安定
して高品質の管状フィルムを製造するためのインフレー
ション成形装置を提供することを目的としている。

【００１１】 即ち、本発明は、熱可塑性樹脂のインフ
レーション成形装置であって、バブルの押し出し方向に
対する、最大外径部の上流側外周のなす接触角αが０°
＜α≦９０°で且つ下流側外周のなす接触角βが０°＜
β＜αである内部安定体を有することを特徴とする管状
フィルムの成形装置である。

【００１２】本発明の成形装置をその成形に使用できる
熱可塑性樹脂とは、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレ
ン樹脂、アクリロニトリルとスチレンとの共重合体、ア
クリロニトリルとブタジエンとスチレンとの３元共重合
体等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ
塩化ビニリデン系樹脂、ナイロン６、ナイロン６，６等
のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等の
ポリエステル系樹脂、ポリビニールアルコール系樹脂等
が挙げられ、これら樹脂単独でも或いは２種以上混合し
た組成物であっても良い。

【００１３】前記ポリオレフィン系樹脂とは高密度ポリ
エチレン樹脂、高圧法低密度ポリエチレン樹脂、エチレ
ンと炭素数３〜１２のα−オレフィンとの共重合体、ポ
リプロピレン樹脂、エチレンとプロピレンとの共重合
体、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体等が挙げられ、
前記エチレンと炭素数３〜１２のα−オレフィンとの共
重合体に関し、炭素数３〜１２のα−オレフィンとして
は例えばプロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−
ヘキセン、４−メチルペンテン−１，１−オクテン、１
−デセン等が挙げられる。

【００１４】これらの樹脂の内、ポリオレフィン系樹脂
が特に好ましい。ポリオレフィン系樹脂の中でも特に好
ましくは、高密度ポリエチレン樹脂、高圧法低密度ポリ
エチレン樹脂、エチレンと炭素数３〜１２のα−オレフ
ィンとの共重合体、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体
である。さらに好ましくは、前記樹脂の中でメルトフロ
ーレート（ＡＳＴＭ Ｄ １２３８）０．０１〜５．０
ｇ／１０ｍｉｎ．、好ましくは０．０１〜０．１ｇ／１
０ｍｉｎ．の高密度ポリエチレン樹脂である。

【００１５】以下、図面を用いて本発明を具体的に説明
する。

【００１６】図１に本発明の成形装置の一例の内部安定
体近傍を示す。さらに図２にこの成形装置を使用したイ
ンフレーション成形方法を、図３に従来の管状フィルム
の成形装置を示した。図１〜３中１は環状ダイ、２はバ
ブルの膨張開始点、３はピンチロール、４はフロストラ
イン、５は内部安定体、６は外部冷却装置、７は案内
板、８は冷却風、９は通気孔、１０はバブル、１１はバ
ブルの押し出し方向、１２は環状ダイの中心軸である。

【００１７】図３に示したように、不図示の押し出し機
に接続された環状ダイ１から熱可塑性溶融樹脂が管状に
押し出され、バブルを形成しつつ、膨張開始点２を通過
後、膨張変形を受け、フロストライン４で凝固し管状フ
ィルムとなってピンチロール３に引き取られる。

【００１８】本発明に係るバブルの押し出し方向とは、
図１に示したように、バブルが環状ダイから押し出され
る方向であり、環状ダイ中心軸１２と平行である。

【００１９】 本発明において、内部安定体５はバブル
を内側から支持する機能を有する物であれば、本発明で
規定する最大外径部の形状以外は特に限定される物では
ない。本発明においては、バブルの押し出し方向に対す
る、内部安定体の最大外径部の上流側外周がなす接触角
α（図１）はバブルと内部安定体の最大外径部が上流側
で接触する角度であり、０°＜α≦９０°、好ましくは
２５°以上６５°以下、さらに好ましくは４０°以上６
５°以下である。また、下流側外周がなす角β（図１）
は０°＜β＜αでなければならない。ここで、上流側、
下流側とは、インフレーション成形工程において、成形
工程ラインの流れの内、環状ダイ側が上流側、フロスト
ライン側が下流側である。

【００２０】また、内部安定体５の大きさは特に限定さ
れるものではないが、好ましくはその最大外径が環状ダ
イ系の１．００倍を越え、１．５０倍以下が望ましい。
成形条件によっては、この範囲内にすることによって、
伝熱面積が広がり、冷却効果を増加させることができ
る。１．００倍以下では安定性を高める効果に乏しく、
冷却効果も期待できない。１．５０倍を越えると伝熱面
積は広がるもののインフレーション開始操作が困難とな
る場合が有る。さらに好ましくは１．１０倍以上１．３
５倍以下である。

【００２１】さらに、本発明において、膨張開始点２と
はインフレーション成形により熱可塑性樹脂のバブルを
環状ダイ１から押し出して管状フィルムを成形する際
に、該バブルが内部圧力により横方向に膨張を始める位
置を指し、この横方向の膨張変形が終了する位置が上記
フロストライン４である。

【００２２】 また、本発明においては、図２に示すよ
うに内部安定体５に通気孔９を設けて成形安定性を高め
ても良い。

【００２３】さらに、内部安定体５の表面の滑り特性を
高めるために、フェルト類、織物類、編物類、シート
類、不織布で被覆しても良い。またフッ素系樹脂を被覆
しても構わない。上記織物、編物の材料としてはナイロ
ン繊維、ガラス繊維、レーヨン繊維、エステル繊維等が
好適である。不織布、シートの材質としてはフッ素系樹
脂、ナイロン樹脂、レーヨン、羊毛等が良好である。

【００２４】本発明の管状フィルムの成形装置におい
て、設置する内部安定体の個数は特に限定されるもので
はなく、単独で用いても良いし、複数個用いても良い。
内部安定体を数種類、複数個用いる場合は、いずれの内
部安定体の最大外径部も本発明に係る接触角を有する物
を用いるのが望ましい。また、さらに成形安定性を高め
るために、膨張開始点２付近に本発明で述べる内部安定
体とは異なった形状の内部安定体を設置しても良い。

【００２５】本発明の成形装置において、外部冷却装置
は特に限定されず、従来使用されているエアーリング装
置を用いれば良い。また他の公知の空冷装置を併用して
も良い。その個数は特に限定されるものでは無く、単独
で用いても複数個用いても良い。

【００２６】さらに本発明の成形装置において、外部冷
却風を内部安定体の下流側端部より上流側で且つ最大外
径部にバブルが接触する位置よりも下流側に噴射すると
より成形安定性が良くなる場合が有る。内部安定体の下
流側端部よりも下流側に冷却風を噴射すると、バブルに
縦皺が入った状態となりバブルが不安定となることがあ
る。また、最大外径部よりも上流側に冷却風を噴射する
と冷却風の当たった場所でバブルが内側へ凹むため、バ
ブルが内部安定体の最大外径部の上流側周縁部に引っか
かり、フィルム切れが発生し易くなる場合も有る。

【００２７】 また、外部冷却装置６から冷却風をバブ
ルに噴射する角度γ（図２）は、成形速度によりその範
囲が異なり一律に規定しないが、好ましくはバブルの押
し出し方向１１に対して０°以上７５°以下、さらに好
ましくは０°以上４５°以下の角度に噴射することが望
ましい。７５°を越えて噴射角度が大きくなるとバブル
が内部安定体に強く接触させられ、接触抵抗が大きくな
り、冷却風により内部安定体に接触させられた場所でバ
ブルの進行が妨げられる場合が有る。その結果、その場
所より上流側でバブルにたるみが発生し、安定して成形
を行うことが困難になってしまうことも有る。

【００２８】また、本発明の成形装置においては、バブ
ルの横方向の膨張変形が終了する付近からピンチロール
に引き取られるまでの間に、例えばワイリスリング、ア
イリスリング、バブルバスケット等の外部バブル安定装
置を用いても良い。

【００２９】さらに、本発明においては、バブルが膨張
開始点２に達した際の直径は環状ダイ１の口径よりも小
さいことがフィルム物性上好ましい場合もある。また、
ブロー比（バブルの膨張後の直径／環状ダイの口径）を
好ましくは１．５以上５．０以下、さらに好ましくは
２．０以上４．０以下の成形条件を設定すると本発明の
効果がより良く得られる。

【００３０】以上本発明の成形装置を単層フィルムのイ
ンフレーション成形方法に用いる場合を中心に説明して
きたが、本発明の成形装置は２層以上の積層フィルムを
成形する場合にも好適に用いることができる。

【００３１】また、本発明の成形装置は上吹きインフレ
ーション成形方法、下吹きインフレーション成形方法、
横吹きインフレーション成形方法のいずれの成形方法に
関しても有効に用いることができる。

【００３２】また、本発明の成形装置は市場で使われて
いる着色フィルムの製造にも有効で、原料樹脂に添加す
る着色原料としては、チタンホワイト、鉛白、アルミナ
ホワイト、アンチモン白、亜鉛華、ベンガラ、ニッケル
チタンイエロー、クロムチタンイエロー、亜鉛フェライ
ト顔料、黄色酸化鉄、透明酸化鉄、鉛丹、硫化亜鉛、酸
化クロム、群青、コバルトブルー、スピネルグリーン、
硫酸鉛、黄鉛、クロムオレンジ、モリブデンレッド、カ
ドミウムイエロー、カドミウムオレンジ、カドミウムレ
ッド、硫酸バリウム、炭酸バリウム、鉄黒、カーボンブ
ラックが挙げられる。

【００３３】

【実施例】以下に実施例、比較例を挙げて本発明を具体
的に説明するが、本発明がこれらの実施例に限定される
ものではない。

【００３４】 実施例１ 原料樹脂として密度（ＡＳＴＭ Ｄ １５０５）０．９
５４ｇ／ｃｍ³ 、メルトフローレート（ＡＳＴＭ Ｄ
１２３８）０．０６ｇ／１０ｍｉｎ．の高密度ポリエチ
レン樹脂（１００重量部）とチタンホワイト（２．４重
量部）の混合物を使用し、インフレーション成形装置に
関してはスクリュー径７０ｍｍの押し出し機、ダイ口径
１００ｍｍ、ダイギャップ１．２ｍｍのダイを有する装
置を使用した。内部安定体位置は環状ダイから上方（イ
ンフレーション成形下流）１３０ｍｍの位置に内部安定
体の下端がくるように設置した。内部安定体は高さ１２
０ｍｍ、最大外径１３０ｍｍφで、αが６０°、βが３
０°のものを用いた。さらに膨張開始点２付近に表面を
フェルトで被覆した５０ｍｍ径の内部安定体を設置し
た。押し出し機及びダイの温度は２００℃に設定した。

【００３５】また、図２に示すように冷却装置６として
エアーリング装置を装着した。該冷却装置６は環状ダイ
より上方１４０ｍｍに冷却噴射口の下端が位置するよう
に設置し、冷却風８が環状ダイから１７０ｍｍの位置の
バブルに噴射されるように調整した。

【００３６】 先ず冷却装置６のみ作動させ通常の上吹
きインフレーション成形を行い、膨張開始点２をダイか
ら上方６００ｍｍの位置に形成させた。そして厚さ２０
μｍ、幅３５０ｍｍのフィルムを上吹きインフレーショ
ン成形により製造し、フィルムサイズ一定の条件で成形
速度を上げた。その結果を表１に示した。

【００３７】実施例２ 成形装置、及び原料樹脂は実施例１と同じものを用い、
成形速度９０ｍ／ｍｉｎ．で連続運転を行い、成形安定
性を評価した。その結果を表２に示した。

【００３８】比較例１ 内部安定体を除く成形装置、及び原料樹脂は実施例１と
同様にして、内部安定体を設置せず、膨張開始点を６０
０ｍｍの位置に形成させた。そして厚さ２０μｍ、幅３
５０ｍｍのフィルムを上吹きインフレーション成形によ
り製造し、フィルムサイズ一定の条件で成形速度を上げ
た。その結果を表１に示した。

【００３９】 比較例２ 内部安定体として接触角αが１２０°、βが６０°であ
る以外は全て実施例１と同じ条件で、成形速度９０ｍ／
ｍｉｎ．で連続運転を行い、成形安定性を評価した。そ
の結果を表２に示した。

【００４０】

【表１】 ○：成形安定性が良好であった。

【００４１】△：バブルが振動し不安定であった。

【００４２】×：冷却不足のためにフロストラインが案
内板付近にまで達し、正常なフィルムを得る通常の成形
は不能であった。

【００４３】

【表２】 ○：成形安定性が良好であった。

【００４４】×：内部安定体表面に付着物が堆積しバブ
ルの内部安定体表面の滑りが悪くなり、その結果バブル
が振動し成形安定性が悪くなった。

【００４５】

【発明の効果】本発明の管状フィルムの成形装置による
と、長時間連続して高品質のフィルムを安定して高速領
域までインフレーション成形で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形装置の要部の断面図である。

【図２】本発明の成形装置を用いたインフレーション成
形方法を示す概略図である。

【図３】従来の成形装置を用いたインフレーション成形
方法を示す該略図である。

【符号の説明】

１ 環状ダイ ２ 膨張開始点 ３ ピンチロール ４ フロストライン ５ 内部安定体 ６ 外部冷却装置 ７ 案内板 ８ 冷却風 ９ 通気孔 １０ バブル １１ 押し出し方向 １２ 環状ダイの中心軸

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂のインフレーション成形装
   置であって、バブルの押し出し方向に対する、最大外径
   部の上流側外周のなす接触角αが０°＜α≦９０°で且
   つ下流側外周のなす接触角βが０°＜β＜αである内部
   安定体を有することを特徴とする管状フィルムの成形装
   置。