JP2612244B2 - 延伸樹脂フィルムの肉厚制御方法 - Google Patents

延伸樹脂フィルムの肉厚制御方法

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JP2612244B2 JP63334868A JP33486888A JP2612244B2 JP 2612244 B2 JP2612244 B2 JP 2612244B2 JP 63334868 A JP63334868 A JP 63334868A JP 33486888 A JP33486888 A JP 33486888A JP 2612244 B2 JP2612244 B2 JP 2612244B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は延伸樹脂フィルムの肉厚制御方法に関し、特
に二軸延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ポリエス
テルフィルム、無機充填剤含有延伸樹脂フィルムよりな
る合成紙（例えば特公昭46−40794号公報参照）、シュ
リンクフィルム等の熱可塑性樹脂の二軸延伸フィルムを
製造する際に、該フィルムの幅方向の肉厚むらを制御し
て、均一な肉厚の延伸樹脂フィルムを製造するための延
伸樹脂フィルムの肉厚制御方法に関するものである。
［従来の技術］ 従来、スライドリップ方式のＴダイは、固定リップに
対してスライドリップをダイの幅方向に複数個設けた肉
厚調整用のダイボルトにより可動側ダイのスライド面に
沿って移動させて、リップ間隙を調整することができる
よう構成されている（特公昭63−50179号公報参照）。
しかしながら、ボルトにより調整可能な肉厚分布プロフ
ァイル上の理論最小波長は、横延伸後ではボルトの取り
付けピッチに横延伸倍率を剰じた値の２倍以上である。
ここで肉厚分布のプロファイルとは、二軸延伸フィル
ムの肉厚分布を調和解析して周期２πの周期関数 のプロファイルに近似させたものであり、波長とは、そ
の波（偏肉）の周期を２πで除し、フィルム幅を剰じた
ものの意味である。
さらに、前記スライドリップは幅方向に連続している
ために、複数個あるダイの肉厚調整ボルトの中である特
定のボルトを操作した場合においても、そのボルトが作
用する位置のリップ間隙のみが変化するわけでなく、他
のボルト場所のリップ間隙にまでも影響を及ぼすため
に、実際には制御可能な波長は更に長くなってしまう。
この現象は、リップ間隙の手動、自動調整にかかわらず
共通するものであり、おのずからダイにおける幅方向の
肉厚分布の調整には限界があることになる。
一方、ダイにおける二軸延伸樹脂フィルムの幅方向の
肉厚制御の限界を補うために、延伸樹脂フィルムの製造
工程中におけるテンターオーブンやアニーリング処理オ
ーブン内に延伸樹脂フィルムの幅方向に沿って取り付け
られた複数個のヒーターの温度をそれぞれ調節して、延
伸樹脂フィルムに吹き付ける熱風の温度を制御すること
によって延伸樹脂フィルムの幅方向の肉厚むらを無くそ
うとする延伸樹脂フィルムの肉厚制御方法も知られてい
る（特開昭61−149343号公報参照）。
しかしながら、この二つの肉厚分布制御方法の両方を
用いる場合、制御対象が全く同一の肉厚分布プロファイ
ルであることから、両方の効果によりプロファイルにハ
ンチングが発生し、良好な結果を得ることが困難であっ
た。
［発明が解決しようとする課題］ 前記ヒーター要素の温度の調節による肉厚の制御とリ
ップ間隙の調整による肉厚の制御とを組み合わせて二軸
延伸樹脂フィルムの肉厚を制御する方法が考えられてい
るが、両者の効果が重なってハンチングが生じるため
に、二軸延伸樹脂フィルムの肉厚分布を制御することは
経験的な勘に頼る手動しかなく、前記ヒーター要素の温
度の調節による肉厚の制御とダイリップ間隙の調整ボル
トによる肉厚の制御とを組み合わせて自動で行なうこと
はなされていなかった。
［課題を解決するための手段］ 本発明者等は、上記課題に鑑みて鋭意研究を重ねた結
果、巻き取られる前の延伸樹脂フィルムの肉厚分布の状
態を読み取り、これをコンピュータを用いて調和解析す
ることによって各モードに分離し、予め指定したあるモ
ードを境に低周波成分と高周波成分に二分し、低周波成
分のプロファイル上の偏差を専らダイの肉厚調整ボルト
の締め付け度合の調整によって制御し、また、高周波成
分のプロファイル上の偏差については、専らオーブン内
の複数のヒーター要素の温度を調節して制御することに
より延伸樹脂フィルムの肉厚制御の自動化を可能とし
た。
すなわち、本発明は、ダイよりシート状に溶融押出さ
れ、ロール群の周速差により縦延伸した後テンターによ
り横延伸して製造される二軸延伸樹脂フィルムの肉厚を
ダイの肉厚調整ボルトの締め付け度合とテンターオーブ
ン内に取り付けられた多数のヒーター要素の温度とを調
整することにより、均一に制御する二軸延伸樹脂フィル
ムの肉厚制御方法において、二軸延伸樹脂フィルムの幅
方向の肉厚を測定し、その肉厚の分布状態をコンピュー
タを用い調和解析することによって各モード成分（１〜
Ｎ）に分離し、この肉厚分布を周期２πの周期関数 のプロファイルに近似させ、これを、予めコンピュータ
に指定してあるモード（Ｘ）を境とし、低周波成分（１
〜Ｘ）と高周波成分（Ｘ＋１〜Ｎ）に二分し、低周波成
分のプロファイル上の偏肉はダイの肉厚調整ボルトの締
め付け度合の調整によって制御し、また、高周波成分の
プロファイル上の偏肉はテンターオーブン内のヒータ要
素の温度調整によって制御することを特徴とする延伸樹
脂フィルムの肉厚制御方法である。
ここで、上記モードとは、二軸延伸樹脂フィルム幅を
自然数で除した値を波長とする波を指し、その自然数と
同じ値であり、 Ｎは５以上、 Ｘは２以上でＮより小さく、Ｙ以下であり、 Ｙは により、算出される値である。
［発明の具体的説明］ 本発明の延伸樹脂フィルムの肉厚制御方法について、
以下に図面に基き具体的に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す積層構造の延伸樹脂
フィルム製造工程の概略図である。
該延伸樹脂フィルム製造工程は、主として、ダイより
基材層シート１を形成する押出工程Ｉと、これをロール
群の周速差を利用して縦延伸する縦延伸工程IIと、該縦
延伸された縦延伸シート２を横方向に延伸する横延伸工
程IVと、それによって得られた二軸延伸フィルム６を巻
き取る巻取工程Ｖとから構成されている。必要により押
出工程Ｉと縦延伸工程IIまたは縦延伸工程IIと横延伸工
程IVの間に第１図に示すように縦延伸シート２の表面層
に表裏層3,4をそれぞれラミネートする積層工程IIIを設
けてもよい。
押出工程Ｉ 前記押出工程Ｉでは、二軸延伸フィルムとなる基材層
シート１を形成するために、まず、熱可塑性樹脂、必要
により無機微細粉末及び酸化防止剤を配合してなる組成
物を、押出機７を用いて溶融・混練した後、押出機７の
先に取り付けられたダイのリップよりシート状に押出
す。
この基材層シート１の厚み調整は、第２図及び第３図
のスライド方式のＴダイ８の斜視図及びその断面図によ
って示すように、固定リップ９に対して、スライドリッ
プ10の幅方向に複数個設けたダイの肉厚調整ボルト11を
手動またはモータ12などの駆動によって締め付けて、可
動側ダイ13のスライド面14に沿って移動させて、ダイリ
ップ間隙15を調節することによって行なわれる。
縦延伸工程II 次いで、この基材層シート１を縦延伸工程IIに導い
て、通常樹脂の融点より低く、かつ、延伸に適した温度
にまで加熱した後、ロール16群の周速差を利用して縦方
向に延伸する。
積層工程III 必要により積層工程IIIが基材層シート或は縦延伸シ
ートの片面又は両面に行なわれる。すなわち、熱可塑性
樹脂を、例えば２台の押出機21と22とを用いてそれぞれ
溶融・混練した後、押出機の先に取り付けられたダイ2
3,24より表裏層3,4をフィルム上に押出し、これを積層
工程IIIに導いて、前記縦延伸された縦延伸シート２の
表裏面にそれぞれ一層づつラミネートして三層構造の積
層フィルム５を得る。この積層は、基材層１の表裏にそ
れぞれ二層以上の複層でラミネートしても五層構造の積
層フィルムとしてもよい。
横延伸工程IV この積層フィルム５を横延伸工程IVのテンターオーブ
ン26a内に導き、第４図、第５図及び第６図に示すよう
な、フィルムの幅方向で、かつ、上下に配列したプレナ
ムダクト用ヒーター27aと27bとの間隙にフィルム５を導
いて、該プレナムダクト用ヒーター27a及び27bのそれぞ
れに取り付けられているヒーター素子28a〜28pによって
加熱された熱風により延伸に適した温度にまでフィルム
５を加熱し、テンター29を用いて第７図に示すような状
態のフィルム形状となるよう、横方向に延伸して延伸樹
脂フィルム６を得る。
更に、この延伸フィルム６はアニーリング処理オーブ
ン26bに導かれ、フィルム６の幅方向で、かつ、上下に
配列したプレナムダクト用ヒーター27aと27bとの間隙を
通過して通常樹脂の融点近傍の温度に加熱され、熱セッ
トされる。
巻取工程Ｖ 熱セットされた延伸樹脂フィルム６を巻き取り工程Ｖ
で、両端のバリ30をそれぞれナイフなどによってスリッ
トして除去した後、この延伸樹脂フィルム６の肉厚の幅
方向の分布をβ線厚み計などの肉厚計17を用いて一定時
間毎に測定し、その値をコンピュータ18に通信により伝
達して調和解析し、低周波成分と高周波成分に分離す
る。
第１図において、コンピュータは、調和解析演算装置
18、ダイの肉厚調整ボルト制御装置31、ヒーター要素制
御装置32、目標シート厚選定部33、調和解析演算部34、
ヒーター要素加熱温度演算部35及びダイの肉厚調整ボル
ト操作量演算部36で構成されている。
（肉厚調整法） フィルム６の肉厚分布（第11図）のプロファイルを周
期２πのｆ（ｘ）とすると と表される。
ここで、ｉはモード数で、ai及びbiはモードｉの振幅
であり、モードとは、延伸樹脂フィルム幅を自然数で除
した値を波長とする波を指し、その自然数と同じ値であ
る。
例えば第11図で示されるフィルムの肉厚分布（全幅は
Ｔ）はモードＮを４とすると、第12図の（ａ）、（ｂ）
及び（ｃ）に示す調和関数の和で近似される。（ａ）の
波長はＴ、（ｂ）の波長はT/2、（ｃ）の波長はT/4であ
る。
第８図は横幅3300mmの延伸樹脂フィルム６の肉厚を実
際にβ線厚み計17を用いて約30mm間隔に横方向に110点
測定した肉厚分布を示す。
本発明においては、この肉厚分布の調整をダイの調節
ボルトとテンターオーブン中のヒーター要素に配分して
行なわせる。
二軸延伸装置では、プロファイル自動制御のために自
動ダイ（ダイのリップ間隙の自動調整装置）を用いるこ
とがあるが、制御可能な偏肉の理論最小波長は肉厚調整
ボルトピッチの２倍以上（横延伸後では、これに横延伸
倍率を剰じた値）であり、手動調整の場合と本質的に変
るものではない。
制御可能な波長を短くするためにダイの肉厚調整ボル
トのピッチの短縮が行なわれるが、実際にはダイのリッ
プは連続体であり、その自在屈曲性には限界があり、有
効な手段とはなり得ない。
それに対し、テンターオーブン中のヒーター要素によ
る偏肉調整は、テンターオーブン中の熱セットゾーンに
おいて実施されるので、制御可能な理論最小波長は自動
ダイに比べ1/2以下にすることが可能であるが、大幅な
調整を実施するとヒーター要素の熱分布が互いに影響し
合い、熱セットのされかたが極端な分布を持ち、他の品
質に悪影響を及ぼす欠点を合わせ持つ。
すなわち、ダイの肉厚調整ボルトの調整（自動または
手動）は粗調整（低周波成分）に適し、テンターオーブ
ン中のヒーター要素の調整は微調整（高周波成分）に適
している。
しかしながら、プロファイルの自動制御にこの二つの
肉厚分布制御方法の両方を用いる場合、制御対象は全く
同一の肉厚分布プロファイルであるから、相互の関係を
考慮しないでシステム設計すると両方の効果によりプロ
ファイルはハンチングをきたし、良好な結果が得られな
い。
本発明においては、二つの偏肉調整機能の特徴を生か
しながらハンチングを避けるためにプロファイルの調和
解析（フーリエ変換）を行ない、プロファイル中の低周
波成分はダイの肉厚調整ボルトによるリップの間隙で調
整し、高周波成分はテンターオーブン中のヒーター要素
の温度により調整する。
すなわち、第８図に示すように、延伸樹脂フィルムの
幅方向の肉厚分布をβ線厚み計で読取り、コンピュータ
により、調和解析し１〜Ｎのモードの調和関数の和とし
て近似する。
これをモード１〜Ｘの低周波成分［式（２）］とモー
ドＸ＋１〜Ｎの高周波成分［式（３）］に二分する。
低周波成分のプロファイルに応じ、ダイボルト制御装
置31にてダイボルト11の操作量を演算し、その出力信号
によって該当するダイボルト11の締付け度合を緩めてダ
イリップ間隙15を広くしたり（第10図において20aの部
分に示されるように偏肉がマイナス％の時）、或は該当
するダイボルト11の締付け度合を強めてダイリップ間隙
15を狭くする（第10図において20bの部分に示されるよ
うに偏肉がプラス％の時）ことによって調整が行なわれ
る。
一方、高周波成分は、前記ヒーターの制御装置32にて
プレナムダクトの該当するヒーター要素28a,28b……28p
の加熱温度を高めたり（第９図において19bの部分に示
されるように偏肉がプラス％の時）、或は低くしたり
（第９図において19aの部分に示されるように偏肉がマ
イナス％の時）してフィルムの肉厚調整を図る。
モード数Ｎは、少なくとも５以上、好ましくは15以上
で、低周波成分の上限Ｘは２以上で、Ｙ以下であり、好
ましくは３〜５が良い。ここで、Ｙは、 により、算出される値である。
複数のダイを用いて多層積層フィルムを製造する場
合、複数のダイに低周波成分の分配を行なう必要があ
る。各ダイの操作量Diは、全層の低周波成分の偏肉（全
層の操作量）をＴμｍに各層への分配比Ciを剰じた値と
なる。
すなわち、 Di＝Ｔ×Ci （μｍ） ここで分配比Ciは で、０≦Ci≦１、ΣCi＝１であり、好ましくは厚み構成
比に近いことが望ましい。
［実施例］ 本発明の延伸樹脂フィルムの肉厚制御方法について、
以下に実施例を挙げて説明するが、本発明はこれに限定
されるものではない。
実施例１ 第１図に示す延伸樹脂フィルムの肉厚制御装置を備え
た延伸樹脂フィルム製造装置を用いて、次に示す方法に
よって横幅3300mmの延伸樹脂フィルムを製造した。
三菱油化（株）製ポリプロピレン「三菱ノーブレンMA
−６」（商品名）90部、三菱油化（株）製高密度ポリエ
チレン「ユカロンハードEY−40」（商品名）10部、無機
微細粉末15部及び酸化防止剤0.3部よりなる組成物を、
押出機７を用いて溶融・混練した後、押出機７の先に取
付けられたダイ８より、200℃の温度でダイの肉厚調整
ボルト11a……11e（ボルト間隔約66mm）によってダイリ
ップ間隙15を約3mmに調節しながら、シート状に押出し
た。
このシート１を縦延伸工程IIに導いて約135℃に加熱
した後、ロール16群の周速差を利用して縦方向に４倍延
伸した。
次いで、このフィルム５を、一旦、室温より20℃高い
温度にまで冷却した後、約170℃に加熱されたテンター
オーブン26a内に導いて、横方向に約10倍延伸した。
該テンターオーブン内の熱処理工程のプレナムダクト
には、加熱ヒーター要素28a〜28pが取付けられており、
必要により作動可能な状態にある。
上記のような二軸延伸装置を用い、肉厚分布を均一に
するための制御方法を表−１に示すように３ケース実施
した。
［発明の効果］ 本発明の延伸樹脂フィルムの肉厚制御方法は、測定し
た肉厚の分布状態を調和解析し、その波形を高周波成分
と低周波成分とに二分し、該低周波成分の偏肉をダイボ
ルトの調節により、高周波成分の偏肉をヒーターの温度
調節により制御することによって、極めて均一な肉厚分
布の、二軸延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ポリ
エステルフィルム、合成紙、シュリンクフィルムなどの
樹脂延伸フィルムを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明実施例において用いた延伸樹脂フィルム
の製造装置の概略図、第２図はスライド方式のＴダイの
斜視図、第３図は第２図のＡ−Ａ線断面図、第４図は横
延伸工程のテンターオーブンの内部プレナムダクト用ヒ
ータの斜視図、第５図はプレナムダクトの正面図、第６
図は第５図のＢ−Ｂ線断面図、第７図は横延伸工程にお
ける延伸状態の延伸樹脂フィルムの形状、第８図は本発
明の実施により得た延伸樹脂フィルムの肉厚分布状態の
グラフ、第９図は高周波成分のグラフ、第10図は低周波
成分のグラフ、第11図はフィルムの肉厚分布、第12図
（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は第11図のフィルムの肉厚
分布を三つのモードの調和関数に分解した図である。 I:押出工程、II:縦延伸工程 III:積層工程、IV:横延伸工程 V:巻取工程、1:基材層シート 2:縦延伸シート、3,4:表裏層 5:樹脂フィルム、6:延伸樹脂フィルム 7:押出機、8:ダイ 9:固定リップ、10:スライドリップ 11:ダイの肉厚調整ボルト 12:モータ、13:可動側ダイ 14:スライド面、15:ダイリップ間隙 16:ロール、17:肉厚計 18:調和解析演算装置 19:高周波成分、20:低周波成分 19a,19b:高周波成分の偏肉 20a,20b:低周波成分の偏肉 21,22:押出機、23,24:ダイ 26a:テンターオーブン 26b:アニーリング処理オーブン 27a,27b:プレナムダクト用ヒーター 28a,28b:ヒーター要素 29:テンター、30:バリ 31:ダイの肉厚調整ボルト制御装置 32:ヒーター要素制御装置 33:目標シート厚設定部 34:調和解析演算部 35:ヒーター要素加熱温度演算部 36:ダイの肉厚調整ボルド操作量演算部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ダイよりシート状に溶融押出され、ロール
    群の周速差により縦延伸した後テンターにより横延伸し
    て製造される二軸延伸樹脂フィルムの肉厚を、ダイの肉
    厚調整ボルトの締め付け度合とテンターオーブン内に取
    り付けられた多数のヒーター要素の温度とを調整するこ
    とにより、均一に制御する二軸延伸樹脂フィルムの肉厚
    制御方法において、二軸延伸樹脂フィルムの幅方向の肉
    厚を測定し、その肉厚の分布状態をコンピュータを用い
    調和解析することによって各モード成分（１〜Ｎ）に分
    離し、この肉厚分布を周期２πの周期関数 のプロファイルに近似させ、これを、予めコンピュータ
    に指定してあるモード（Ｘ）を境とし、低周波成分（１
    〜Ｘ）と高周波成分（Ｘ＋１〜Ｎ）に二分し、低周波成
    分のプロファイル上の偏肉はダイの肉厚調整ボルトの締
    め付け度合の調整によって制御し、また、高周波成分の
    プロファイル上の偏肉はテンターオーブン内のヒータ要
    素の温度調整によって制御することを特徴とする延伸樹
    脂フィルムの肉厚制御方法。 但し、モードとは、二軸延伸樹脂フィルム幅を波長で除
    した値であり、 Ｎは５以上、 Ｘは２以上でＮより小さく、Ｙ以下であり、 Ｙは により、算出される値である。
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