JP2923817B2 - 管状フィルムの成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は高品質の管状フィルム
を効率よく、より安定してインフレーション成形する方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インフレーション成形法により製造され
る熱可塑性樹脂のフィルム、特にポリオレフィン系樹脂
のフィルムは、包装用、農業用、産業用資材、及び買物
袋用として幅広く利用されている。

【０００３】このようなポリオレフィン系樹脂フィルム
の製造については、近年、生産性を高めるため、操作性
が良く、より安定性の高いインフレーション成形装置の
開発が求められている。このためには、成形中の安定性
の向上及び、成形サイズの変更時や成形の開始時の操作
性や作業性の改善が特に必要となる。

【０００４】インフレーション成形法によって熱可塑性
樹脂、特にポリオレフィン系樹脂フィルムを得る場合、
一般的な冷却方法として、環状ダイ上面近傍に該環状ダ
イと同軸に配置された冷却媒体を吹き出すための環状ス
リットを有する外部冷却用エアーリングから、該環状ダ
イからの押し出し方向と同方向側に冷却風を吹き出す冷
却方法が行われてきた。この場合に冷却効果を増大させ
より多くの徐熱を行おうとする場合、冷却風量を増大さ
せることが一般に行われる。この際の冷却風量及び冷却
風の方向によっては、バブル（溶融管状樹脂）が振動し
不安定になったり、風圧により冷却固化前のバブルが押
し潰されカーテン様のひだが発生し、ついにはバブルが
融着、切断に至ることもしばしばであり、インフレーシ
ョン成形にとって大きな障害となっている。このような
欠点を改良するために、該環状ダイと同軸に内部安定体
を配置し、バブルを安定化する方法が取られてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにしてバブ
ルを内部安定体により安定化させると同時に、成形速度
の高速化のために冷却効率を高める方法も提案されてい
る。例えば、特開昭５５−１５４１２６号公報には、溶
融樹脂を環状ダイから押し出し、このバブルに冷却風を
当てながら、先ず該環状ダイ口径の１．２〜２．５倍の
直径を持つ内部安定体に接触膨張させ、次いでバブル直
径を細くし、その後所定のブローアップ比に膨張させる
ことが提案されている。しかしこの方法では内部安定体
の直径が環状ダイ口径に比べかなり大きく、内部安定体
の位置がエアーリング吹出し口よりも下流側に設けられ
ているため、冷却面での効果は大きいが、成形速度を増
大させエアーリングからの冷却媒体の吹き出し量が多く
なった場合、バブルと内部安定体間の摩擦抵抗が大きく
なり、バブルが内部安定体にひっかかり、フィルム成膜
性が非常に悪くなることが有る。

【０００６】また、特開昭６１−２８６１１７号公報に
は環状ダイ口径の１．０から１．１９倍の直径を持つ第
１安定体に先ず接触膨張させ、次いでバブル直径を細く
し、その後第２、第３の安定体に接触させ所定のブロー
アップ比に膨張させることが提案されている。この方法
では第１安定体の直径が前者に比べ比較的小さいために
バブルとの間の摩擦抵抗は小さく、第１安定体の位置も
エアーリング吹出し口よりも上流側に設けられているの
で、成形速度を増大させエアーリングからの冷却媒体の
吹き出し量が多くなった場合でも、バブルの第１安定体
へのひっかかりは比較的少ない。この場合、エアーリン
グからの冷却風の主流は、バブルに沿ってインフレーシ
ョン成形工程の下流側へ流れ、本来の目的であるバブル
の冷却に使用される。しかしこの冷却風の一部は、バブ
ルに当たった後、逆の方向（環状ダイ側）に流れ、環状
ダイから押し出された直後のバブルを押し潰す働きをす
る。このために、やはり第１安定体へのバブルのひっか
かりが発生しやすい。またこの場合は、第１安定体の位
置がエアーリング吹出し口よりも上流側に設けられてい
るので、第１安定体とエアーリング吹出し口の隙間が非
常に狭いものとならざるを得ず、フィルムの立ち上げ時
にバブルを引き上げる操作が非常に困難になる。

【０００７】 このようにこれまで種々の方法が提案さ
れているが、これらのいずれの成形方法でも成形安定
性、及び操作性の低下の問題を十分解決しうるものでは
ない。本発明の目的は、かかる問題点を鑑み、内部安定
体へのバブルのひっかかりを防止し、成形速度の高速化
を可能とする高い冷却効果を保持したまま、高品質の管
状フィルムをより容易な開始操作で製造し得る成形方法
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは上
記の目的を達成するべく鋭意検討を重ねた結果、熱可塑
性樹脂をインフレーション成形するに際し、環状ダイと
該環状ダイから押し出されたバブルがバブル内圧によっ
て所定巾に膨張変形する際の膨張開始点（ネック）との
間の適所に該環状ダイと同軸に内部安定体を設置し、該
内部安定体の最大外径部と環状ダイ出口内周面との間の
部分を特定の形状にすることにより、上記問題を解決
し、冷却効果を維持したまま開始時の操作性を著しく向
上させることができた。

【０００９】 即ち、本発明は、熱可塑性樹脂のインフ
レーション成形に於いて、膨張開始点と環状ダイとの間
に内部安定体を有し、該内部安定体の最大外径部と環状
ダイとに挟まれた部分が、環状ダイに向かって外径が漸
減し且つ環状ダイとの接触面の外径が環状ダイ口径より
も小さい形状を有し、膨張開始点が該内部安定体よりも
インフレーション成形における下流側に形成され、且つ
該内部安定体に接触することの無い条件で成形すること
を特徴とする管状フィルムの成形方法である。

【００１０】本発明に係る内部安定体は、インフレーシ
ョン成形の開始操作を終わり定常成膜に移った後には、
その一部分は常にバブルと接触し成形安定性を向上させ
る機能を持つ部材である。しかしながら、この内部安定
体は膨張開始点におけるバブル内面に触れることのない
ように設置されていなければならない。係る内部安定体
の最大外径部は環状ダイ口径の１．０１倍以上が好まし
く、さらに好ましくは１．０１倍以上１．５０倍未満で
ある。望ましくは１．１０倍以上１．４０倍以下であ
る。ここで言う内部安定体の最大外径部とは、内部安定
体を環状ダイ軸線に対して垂直方向に切断した場合の断
面形状が円形の場合はその直径の最大のものであり、多
角形の場合はその対角線の長さの最大のものである。ま
た、内部安定体に最大外径部が複数個存在する場合、或
いは最大外径部に環状ダイ軸線方向の長さが有る場合に
は、その中で最も環状ダイ側に位置する部分を言う。

【００１１】本発明において、内部安定体の最大外径部
と環状ダイ出口内周面に挟まれた部分は、外径が環状ダ
イに向かって漸減し、且つ環状ダイとの接触面の外径が
環状ダイ口径よりも小さい形状を有していなければなら
ない。この部分はインフレーション成形の開始操作時
に、環状ダイから押し出されたバブルを引き上げ易い位
置まで導く案内装置の役割を果たす。

【００１２】本発明に用いられる内部安定体は、１個以
上の載頭円錐体又は載頭多角錐体、円柱体又は多角柱体
等（以下単に載頭円錐体等と記す）を１種もしくは２種
以上組み合わせて成る形状を有する。また、通常円盤と
称される形状との組み合わせも好適に用いられる。

【００１３】以下、図面を用いて本発明をさらに詳細に
説明する。

【００１４】尚、説明をわかりやすくするために、内部
安定体の最大外径部から環状ダイまでの間を内部安定体
ａ、膨張開始点側を内部安定体ｂと言う。単に内部安定
体と言う場合はこの両者を合わせた全体を指す。

【００１５】 図１に本発明の成形方法に用いる成形装
置の一例の内部安定体ａ近傍の断面図を示した。図中１
は環状ダイ、３は内部安定体ｂ、６は内部安定体ａ、９
は環状ダイ出口内周面、１０が上記内部安定体３の最大
外径部、１１ａ、１１ｂは内部安定体ａ６の凸部であ
る。

【００１６】本発明において環状ダイ出口内周面９と内
部安定体３の最大外径部１０を両底面とする載頭円錐体
或いは載頭多角錐体の、頂点のなす角度Ｆは９０°以内
であることが好ましい。さらに好ましくは６０°以内、
望ましくは４０°以内である。Ｆが９０°よりも大きい
場合、成形開始時にバブルの引き上げが困難になる場合
が有り、成膜安定性も十分に改善されない恐れが有る。

【００１７】さらに、本発明において、環状ダイ内側頂
点Ｏを通り、内部安定体ａ６の凸部１１ａ或いは１１ｂ
に接する接線、即ち、図１においては凸部１１ｂのＬと
Ｏに接する接線Ｇと、環状ダイ軸線Ｋとのなす角度の内
最大のものＲは４５°以内であることが好ましい。さら
に好ましくは３０°以内、望ましくは２０°以内であ
る。Ｒが４５°よりも大きい場合、成形開始時にバブル
の引き上げが困難になることが有り、成膜安定性も十分
に改善されない恐れが有る。

【００１８】また、図１において、環状ダイ出口内側頂
点Ｏから内部安定体ａの凸部１１ｂのＬ、１１ａのＭに
接しながら内部安定体３の最大外形を有し且つインフレ
ーション成型工程における最上流側端頂点Ｐに至る接線
Ｈに対して凹みを有する場合、その凹みの環状ダイ軸線
Ｋ方向の長さＤ₁ 〜Ｄ₃、及び深さＥ₁ 〜Ｅ₃ について
は、少なくともいずれか一方が３０ｍｍ以下であること
が望ましい。両方が３０ｍｍを越える場合、成形開始時
のバブルの引き上げが困難になることが有り、成膜安定
性も十分に改善されない恐れが有る。ここで言う、凹み
部の深さＥは接線Ｈから凹みの底部までの軸線Ｋに対し
て垂直方向の距離のうち、最大値で表す。

【００１９】本発明においては、インフレーション成形
の開始操作時にバブルに接する内部安定体ａの外径が、
内部安定体最大外径部から環状ダイに向かって漸減する
ような形状を有していなければならない。例えば、図１
に示した内部安定体ａ６において、バブルに接する部分
の外径はＳ₁ ＞Ｓ₂ と環状ダイに向かって小さくなって
いる。また、本発明においては、図２に示した、環状ダ
イ側に頂点を有する載頭錐体形の外径を有するものが好
ましく用いられる。内部安定体ａにおいて、成形開始時
の操作性の上から、図２の如く、環状ダイと接する面の
外径Ｓ₃ が環状ダイ口径Ａよりも小さいことが必要であ
る。この場合、ＡとＳ₃ との差は好ましくは２ｍｍ以
上、望ましくは１０ｍｍ以上である。さらに、好ましい
内部安定体ａの形状としては、図４に示すような、薄い
載頭錐体を非連続に組み合わせたものが挙げられる。

【００２０】本発明に係る内部安定体ａはさらに必要に
応じて角に面取りや局面加工（アール加工）を施しても
良い。また、一体成形されたものでも、複数の部材を組
み合わせて固定されたものでも構わない。

【００２１】本発明に用いられる内部安定体ａの素材
は、使用される温度で十分な剛性を有するものであれば
良く、プラスチック、金属、或いはそれらの複合物が望
ましい。またこれらの材料で加工成形されたものの表面
部分を、フェルト類、フッ素系樹脂、各種繊維織物類で
被覆して良い。

【００２２】 本発明の成形方法により成形される熱可
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、これらの樹脂を１種類単独で、或いは２種類以
上を混合した組成物についても本発明の成形方法を用い
いて成形することができる。

【００２３】中でも、ポリオレフィン系樹脂には好適に
使用できる。ポリオレフィン系樹脂としては、例えば高
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、エチレンと酢酸ビニルと
の共重合体等が挙げられる。エチレンと炭素数３〜１２
のα−オレフィンとの共重合体の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
−デセンが挙げられる。

【００２４】 本発明の成形方法は上記樹脂の内特にポ
リオレフィン系樹脂の成形に好適に用いられる。さらに
好ましいポリオレフィン系樹脂としては、密度（ＡＳＴ
Ｍ Ｄ １５０５）０．９３０〜０．９８０ｇ／ｃｍ³
の中高密度ポリエチレン樹脂、密度（ＡＳＴＭ Ｄ １
５０５）０．８６０〜０．９３０ｇ／ｃｍ³ の高圧法低
密度ポリエチレン樹脂、密度（ＡＳＴＭ Ｄ １５０
５）０．８６０〜０．９３０ｇ／ｃｍ³ のエチレンと炭
素数３〜１２のα−オレフィンとの共重合体である線状
低密度ポリエチレン樹脂、エチレンと酢酸ビニルとの共
重合体である。最も好ましくはメルトフローレート（Ａ
ＳＴＭ Ｄ １２３８）０．０１ｇ／１０ｍｉｎ．〜
０．２ｇ／１０ｍｉｎ．の中高密度ポリエチレン樹脂で
ある。

【００２５】 次に、図面に従って、本発明の実施態様
を具体的に説明する。図３は本発明の成形方法によるイ
ンフレーション成形の一例を示す断面図であり、図２に
示した載頭錐体形の内部安定体ａを使用したものであ
る。また、図５は、従来の成形方法における成形装置を
使用した例を示す断面図である。

【００２６】図３において、２はエアーリング、４はバ
ブル、７は膨張開始点、５は固化点である。図３におい
て、不図示の押し出し機に連結された直径Ａの口径を有
する環状ダイ１より押し出されたバブル４の先端部分
は、環状ダイ１より押し出される力によって進み、内部
安定体ａ６に沿って誘導され内部安定体ｂ３の大きさま
で膨張しようとする。内部安定体ｂ３の近傍まで達した
バブル４の内部に気体を注入しながらさらに膨張させ冷
却固化後、不図示のニップロールを経由し不図示の巻き
取り機まで通し、インフレーションフィルムの成形開始
操作を完了する。また、通常成膜時には、内部安定体ｂ
３の上流側は内部安定体ａ６のために、内部安定体ｂ３
にバブル４が引っかかることが少なくなり、成膜安定性
が改善される。

【００２７】従来の成形装置の場合、図５に示す通り、
本発明において内部安定体ａ６が設置されるべき位置に
は、従来法の内部安定体１２を設置するための支柱８が
配置されるのみである。従って、環状ダイ１より押し出
されたバブル４の先端部分は、環状ダイ１より押し出さ
れる力によって進み、内部安定体１２の環状ダイ側面に
つき当たってしまい、この位置で停滞し、塊状になって
しまったり、内部安定体１２に融着してしまうことも有
る。このような状態を脱するために作業者の熟練にのみ
頼り、バブル４の引き上げを行おうとすると上述のよう
に内部安定体１２とエアーリング２の間隔が狭いため、
作業者の熟練度が高いとしても非常に困難な作業とな
る。このような状態でフィルム成形ができたとしても、
内部安定体１２へのバブル４の引っかかり易さは変わら
ず、成膜安定性は改善されない。

【００２８】この内部安定体１２とエアーリング２の間
隔を広げようとして、内部安定体１２の直径を小さくす
ると、内部安定体１２にバブル４が接触しなくなり、バ
ブルの安定性改善の効果がなくなる。また、エアーリン
グ２の直径を大きくしてもこの間隔を広くすることがで
きるが、この場合はエアーリング２から吹き出される冷
却媒体の流れが拡散することになり、冷却効率という面
で好ましくない。さらに、内部安定体１２の位置を下流
側に移す、或いはエアーリング２の位置を上流側に移す
という方法を取った場合は、どちらの方法でもエアーリ
ング２から吹き出された冷却媒体の流芯が、内部安定体
１２の最大外径部よりも上流側に当たる方向であり、バ
ブル４が内部安定体１２に、ますます引っかかり易くな
り、成膜安定性が非常に悪くなることが有る。

【００２９】本発明において外部冷却用エアーリング２
から吹き出された冷却媒体の流芯は、内部安定体の最大
外径を有し且つインフレーション成形工程における最上
流側端よりもインフレーション成型工程における下流側
に当たるようにすることが望ましい。この位置が該内部
安定体の最大外径を有し且つインフレーション成形工程
における最上流側端よりもさらに上流側になると、成形
速度を増大させエアーリングからの冷却媒体の吹き出し
量が多くなった場合、バブルとの間の摩擦抵抗が大きく
なり、バブルが安定体に引っかかりフィルム成膜性が非
常に悪くなることが有る。

【００３０】本発明は、バブル４の膨張開始点７付近に
バブル内面を接触させて使用される第２の内部安定体
（不図示）を組み合わせて使うこともできる。

【００３１】本発明において、膨張開始点７は、インフ
レーション成形を行う場合、熱可塑性溶融樹脂を環状ダ
イから押し出し管状フィルムを成形する際に、最終的に
目的のブローアップ比に膨張固化する位置５の直前の膨
張を始める位置を指す。

【００３２】また、膨張変形とは、前記膨張開始点から
始まるバブルの膨張拡大変形を指す。

【００３３】本発明において使用されるエアーリング
は、バブルを囲むように環状ダイと同軸に配置された環
状スリットから冷却媒体を吹き出させる方式のものであ
れば、環状スリットは１個であっても良いし複数個を環
状ダイと同軸に配置したものであっても良い。さらに、
エアーリングからの外部冷却方式と組み合わすのみでな
く、外部冷却方式と内部冷却方式との併用の装置と組み
合わせることもできる。

【００３４】本発明において、インフレーション成型工
程上流側とは、熱可塑性樹脂が環状ダイから管状に押し
出され、膨張変形を受けた後、冷却固化されて管状フィ
ルムとなり、案内板を経て、ピンチロールで引き取られ
る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、環状ダイ側を指し、インフレーション成形
工程下流側とはピンチロール側を指す。また、単に上流
側、下流側とした場合、特に断らない限りインフレーシ
ョン成形工程上流側、インフレーション成形下流側を示
すものである。

【００３５】

【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。図４に本実施例に使用した内部安定体ａ
の断面形状を示す。

【００３６】実施例１、２ シリンダー口径７０ｍｍの押し出し機に口径１００ｍ
ｍ、ギャップ１．２ｍｍの環状ダイを接続し、このダイ
と同軸に環状ダイ出口から内部安定体ｂの下面までの距
離１００ｍｍの位置に直径１３０ｍｍ、高さ５０ｍｍの
円柱形の内部安定体ｂを設置した。この内部安定体ｂと
環状ダイの間に、両底辺の直径が各々１３０ｍｍと９０
ｍｍで高さ１００ｍｍの載頭円錐体の外形を有する内部
安定体ａを環状ダイと同軸に、直径９０ｍｍの底辺が環
状ダイ側になるように設置した。膨張開始点付近に内部
安定体の最大外径よりも小さな最大外径を有する第２の
内部安定体を設置し、バブル内面を接触させた。エアー
リングは１個で冷却媒体の吹き出し口として１個の環状
スリットを備えたものを使用した。冷却風の流芯が内部
安定体下端面よりも上側に当たるように設置し、原料樹
脂として、ＭＩ：０．０６ｇ／１０ｍｉｎ．、密度：
０．９５４ｇ／ｃｃの高密度ポリエチレンを用い、表１
の成形条件で折巾３００ｍｍ、厚さ１５μｍの上吹きイ
ンフレーションフィルムの成膜を試みた。評価結果を表
１に示す。

【００３７】実施例３ 内部安定体ｂの取り付け位置を、環状ダイ出口から内部
安定体ｂの下面までの距離５０ｍｍ位置とし、それに伴
い内部安定体ａの形状を、両底辺の直径を各々１３０ｍ
ｍ、９０ｍｍ、高さを５０ｍｍとした以外は実施例１と
同様に成膜を試みた。

【００３８】実施例４、５ 内部安定体ａの形状を、図４に示すものとした以外は実
施例１、２と同様に成膜を試みた。

【００３９】比較例１ 内部安定体を使わないこと以外は実施例１と同様に成膜
を試みた。

【００４０】比較例２〜４ 内部安定体ａを使わないこと以外は実施例１〜３と同様
に成膜を試みた。

【００４１】各実施例、比較例の条件及び評価結果を表
１及び表２に示す。尚、評価の基準は次の通りである。

【００４２】＊１フィルム成形開始時の操作性 ◎：バブルを補助具を使わずに一人で引き上げることが
できた。 ○：バブルが内部安定体に当たって塊になり易いが、へ
ら等の補助具を使えば一人で簡単に引き上げることがで
きた。 △：バブルが内部安定体に当たって塊になり易く、へら
等の補助具を使っても一人では引き上げ作業が中断する
ことが有った。 ×：バブルが内部安定体に当たって塊になり、一人では
引き上げ作業ができなかった。

【００４３】＊２バブルの内部安定体への引っかかり ◎：ほとんど引っかからない ○：引っかかりが少し発生しバブルがに揺れることが有
ったが、製品としては問題のないものが得られた。 △：引っかかりが発生しバブルがに揺れ、製品として使
えないものしか得られなかった。 ×：完全に引っかかってしまいフィルムが切れてしまっ
た。

【００４４】＊３バブルの揺れ ◎：ほとんど揺れない。 ○：揺れが発生したが、製品として問題のないものが得
られた。 △：揺れが発生し、製品として使えないものしか得られ
なかった。 ×：引っかかりでフィルムが切れ、確認できなかった。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】

【発明の効果】 本発明の成形方法によりインフレーシ
ョン成形を行なうと、操作性を損なうことなく成形安定
性を向上することができ、成形速度の高速化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の成形方法に用いる成形装置の一例の
要部の断面図である。

【図２】 図１とは異なる成形装置の一例の要部の断面
図である。

【図３】 本発明の成形方法によるインフレーション成
形の一例を示す断面図である。

【図４】本発明の実施例に用いた内部安定体ａの断面図
である。

【図５】従来の成形装置を用いたインフレーション成形
の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 環状ダイ ２ エアーリング ３ 内部安定体ｂ ４ バブル ５ 固化点 ６ 内部安定体ａ ７ 膨張開始点 ８ 支柱 ９ 環状ダイ出口内周面 １０ 環状ダイ側面 １１ａ、１１ｂ 支持体 １２ 従来法の内部安定体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−239932（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−46266（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−48528（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−5408（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭59−13967（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭61−33695（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平１−18851（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 55/28

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に
   於いて、膨張開始点と環状ダイとの間に内部安定体を有
   し、該内部安定体の最大外径部と環状ダイとに挟まれた
   部分が、環状ダイに向かって外径が漸減し且つ環状ダイ
   との接触面の外径が環状ダイ口径よりも小さい形状を有
   し、膨張開始点が該内部安定体よりもインフレーション
   成形における下流側に形成され、且つ該内部安定体に接
   触することの無い条件で成形することを特徴とする管状
   フィルムの成形方法。