JP3152964B2 - 管状溶融薄膜冷却装置 - Google Patents

管状溶融薄膜冷却装置

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JP3152964B2
JP3152964B2 JP21416891A JP21416891A JP3152964B2 JP 3152964 B2 JP3152964 B2 JP 3152964B2 JP 21416891 A JP21416891 A JP 21416891A JP 21416891 A JP21416891 A JP 21416891A JP 3152964 B2 JP3152964 B2 JP 3152964B2
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友二 水谷
勝行 横田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は熱可塑性樹脂より管状
薄膜またはシートを製造する際、押出機の環状ダイから
押しだされた管状溶融薄膜を内部から冷却する直接冷却
用冷却装置に関する。
【0002】
【従来技術】従来、熱可塑性樹脂より管状薄膜を製膜す
る工程において押し出された薄膜を直接冷却液に接触さ
せて冷却するための各種形式の装置が提供されている。
例えば、内部溢流管外側壁を流下する溢流液に直接圧着
保持させながら急冷固化する方法(特公昭45−351
92号)、溢流液が流下する管径規制用二重管の下部に
別の冷却液が流れる螺旋状溝を設けて高速製膜性を向上
させる方法(特公昭46−31473号)及び冷却液に
接触させ冷却して固化させるとともに付着液を吸引によ
って除去する方法(特公昭39−2072号)等が知ら
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】延伸性に優れた薄膜を
造る最大の技術ポイントは実質的に無定形な薄膜を如何
にして造るかにあり、そのためにはできるだけ速い速度
で冷却、即ち急冷する必要がある。内部冷却液によって
冷却された冷却装置と接触させて、即ち、間接的に冷却
する方法も種々提案されているが、間接冷却による冷却
速度は直接冷却液に接触させる場合の冷却速度より明ら
かに小さい。しかしながら、直接冷却方式の場合、冷却
液が直接薄膜に接触し、いわゆる濡れが生じるため、内
部冷却液の除液が必要であり、内部冷却液が付着残留す
る場合、付着液滴あるいは液膜によって延伸斑を起こし
易いという欠点を有する。例えば前記の特公昭45−3
5192号及び特公昭46−31473号は冷却装置下
部に形成される下部バブル内に冷却液を一時貯液し、サ
イフォンあるいはポンプなどによって排液するものであ
るが、貯液の重量によって薄膜の引取応力が変動し易い
ばかりでなく、極端な場合には下部バブルの倒壊も有り
得る。又、下部バブルを折り畳む引取ニップロール部で
の除液が完全ではなく、付着液滴あるいは液膜が残り、
結果として延伸斑を引き起こし易い。又、特公昭39−
2072は付着液を吸引によって除去する方法である
が、吸引だけでは多量の内部冷却液を完全に除去するこ
とは不可能であり、吸引除去に見合うだけの内部冷却液
で冷却したのでは冷却効果が小さく、高速製膜性に劣る
ものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は前記の欠点
を解消するため冷却装置における内部冷却液の除去方法
を鋭意検討した結果、本発明に到達したものである。即
ち、本発明は熱可塑性樹脂用環状押出ダイの下方に結合
され、ダイの環状スリットから下向きに押出される管状
溶融薄膜を外部環状冷却液槽と併用して内側から冷却す
る直接冷却用冷却装置において、薄膜に付着した冷却液
を、管径を規制するための管径規制リングの下方のシー
ルリング、付着冷却液を掻き落とすための除液リング、
及び付着冷却液を吸引除去するサクションリングにより
除去する機構を具備することを特徴とする直接冷却用冷
却装置に関し、その内、上記のサクションリングの先端
部が親水性布帛あるいは親水性不織布でカバーされた多
孔質弾性体を多孔板で保持されたものを用いるのが更に
好ましく、又、内部冷却液を一旦貯液バケットに導いて
貯液した後、ポンプにより排液できる機構を有すること
も更に好ましい構成である。
【0005】以下に本発明を図面示す実施例の装置を例
にして具体的に説明する。1は押出機に下向きに取り付
けられた環状ダイであり、押出機によって溶融された熱
可塑性樹脂はダイ内部の樹脂通路2を通って環状スリッ
ト3より下方に環状に押し出される。5は環状ダイから
懸吊されている冷却装置である。冷却装置5は主として
環状圧空噴出ノズル部18、上部冷却液噴出用環状ノズ
ル7、管径規制リング部6、除液リング13、サクショ
ンリング部15及び貯液バケット16の6つの部分から
なる略円筒状を為している。
【0006】冷却装置5の最上部に環状圧空噴出ノズル
18が設けられている。これは、環状ダイ1内の環状ス
リット3より下方に押し出された溶融管状薄膜4が冷却
装置との間に形成するバブル部の径を制御するために冷
却装置の外周部に向けて環状の圧空噴出孔18が設けら
れ、ダイ中央部を貫いて設けられた圧空導入孔21に接
続されている。圧空噴出孔18から外周部に圧空の方向
性を消すために噴出孔の正面に整流板19が設けられて
いる。整流板は板状、多孔板、メッシュ状など種々の構
造板が必要により選択される。整流板19によって圧空
が溶融管状薄膜4に直接当たるのを抑制し、圧空の円周
方向の吹き斑による薄膜の厚薄斑が悪化することを防止
している。
【0007】更に、噴出された圧空を排出するための排
出口17が圧空排出口孔20に接続されて設けられてい
る。噴出された圧空の一部は内部冷却液とともに上部排
液口8及び冷却液排出孔27を通して排出されるが、溶
融管状薄膜4が押し出される際に発生するガスを強制的
に排出するために圧空流量を多くする必要があり、圧空
排出口17が設けられる。上部バブルはこれらの圧空の
供給、排出のバランスによって維持される。環状圧空噴
出用ノズル部の下方に溶融管状薄膜4の内面に向かって
下方に傾斜した上部冷却液噴出用の環状スリットノズル
7を設けて内部冷却液を管状薄膜4の内面に向かって水
平方向より下方に向けて噴出され、管径規制リング6の
外側と管状薄膜との間を流下して管状薄膜4を冷却す
る。冷却液の一部は上部へオーバーフローして上部排液
口8へ流れ込むようになっている。環状スリットノズル
7のノズル方向を水平線方向あるいは上方にすると、下
方に流下する冷却速度が薄膜の移動速度と同程度かそれ
以下となるため、薄膜と共に流下する冷却液の冷却能力
が低下する。下方に噴出することによって冷却液の流下
速度を薄膜の流下速度より速くでき、薄膜の有する熱に
よって冷却液の温度が上昇するよりも速く上方より低温
の冷却液が流下して来るため、冷却能力を著しく大きく
することが出来る。
【0008】環状スリットノズル7の下側は管状薄膜4
の管径を規制するための表面平滑な管径規制用リング6
であり管状薄膜4は前記の上部冷却液噴出ノズルから噴
出される冷却液によって冷却され、又は冷却されながら
更にこのリング6の外周部に至り、このリング6の直径
により管径が規制されながら冷却される。薄膜4はリン
グ6の直径により規制されるが、このリング6の外周と
管状薄膜4の間には前記のノズル7から高速で噴射され
る冷却液が膜として介在するので、実質的にリング6の
表面と薄膜4とは直接には接触せず、その結果、薄膜4
の内面に擦傷などが生じないなどの特徴がある。
【0009】管径規制リング6の内側には冷却液内部流
通溝9が設けられる。冷却液は導入管22から供給さ
れ、上部排液口8、側面部排液口10及び下部排液口1
2を経て共通排液孔8’へ流出し、貯液バケット16に
一時的に貯液される。貯液バケット16内の内部冷却液
は排液管27’を通じてポンプなどにより排液される。
【0010】管径規制リング6の下方にシールリング部
11が設けられており、薄膜4を介して外部冷却槽28
の底部に設けられている弾性物質29との押し合いによ
って外部冷却液が下方に漏洩するのを防止するととも
に、内部冷却液が多量に漏洩するのを防止する。上部か
ら流下してきた内部冷却液はスムーズに側面部排液口1
0に排出される。更に、弾性物質29との押し合いによ
って薄膜の引取に対するブレーキ効果を有し、薄膜の自
重等による引取速度の変動を抑制する重要な機能を有す
る。このブレーキ効果を適度に調節するために薄膜製造
に用いる材質毎にシールリング11の材質及び表面粗度
等が選定される。
【0011】又、シールリング11の下方にシールリン
グ部で漏洩した内部冷却液を除液するための除液リング
13が設けられ、除液された内部冷却液は下部排液口1
2を経て排出される。除液リング13の下方にサクショ
ンリング15が設けられ、薄膜に付着するわずかな内部
冷却液を吸引することによって除液される。場合によっ
てはサクションリング15を2段以上にすることも可能
である。内部冷却液が多量であっても側面部排液口10
及び下部排液口12から殆ど排液されるため、サクショ
ンリング15で除液すべき内部冷却液は量としてはわず
かであり、完全に除液することが出来る。サクションリ
ング15は多孔板からなるリングに多孔質弾性体を設け
ることによって付着内部冷却液を吸引除去することがで
きるが、多孔質弾性体を親水性布帛、親水性不織布など
でカバーすることによって除去効率を著しく向上するこ
とが出来る。
【0012】除液リング13、サクションリング15及
び貯液バケット16の効果によって冷却装置下部に形成
される下部バブル内に内部冷却液を一時貯液する必要が
なくなり、下部バブル内の貯液によって引き起こされる
薄膜引取速度の変動や残留付着液による延伸斑の発生を
抑制できる。圧空噴出口14及び25’からの圧空供給
量とサクションリング15による吸引空気量及び圧空排
気口26’による圧空排気量の調整によって下部バブル
の形状が維持される。
【0013】又、ダイ中央部を貫いて、上部圧空排出孔
20、上部圧空導入孔21、内部冷却液導入孔22、中
部圧空導入孔23、吸引孔24、下部圧空導入孔25、
下部圧空排出孔26及び内部冷却液排液孔27が設けら
れている。このようにして冷却成形が完了した管状薄膜
は常法通りの方法で折り畳みロール群30によって徐々
に折り畳まれ、ニップロール31で引き取られる。本発
明に用いる外部冷却槽28は通常知られた形式のもので
充分であり、槽内の冷却液はオーバーフローにより部分
的に更新されながら液面が冷却装置側の液面位に調節さ
れる。
【0014】
【実施例】以下実施例により更に具体的に説明するが、
本願発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
ポリプロピレン(MI=2.3、エチレン含量4%)を
樹脂温度260℃において押出口径300mmφの環状
スリットを有する環状ダイより溶融管状薄膜を押出し、
第1図に示す如き形状の冷却装置5の外壁を摺動させ、
折り畳みロール群30で折り畳んだ後、引取ニップロー
ル31により20m/minで製膜引取を行なったが、
該冷却装置5より噴出される内部冷却液と該冷却装置5
の底部が貫通し、弾性体29を有する外部冷却液槽28
中の外部冷却液によりフイルムを内外より同時に冷却を
行なった。使用した冷却装置は第1図に示す管径規制リ
ング6の肩部の最大径298mmφ、胴部の長さ250
mm、シールリング11の最大径296mmφであり、
冷却装置外面の樹脂と接触する面は鏡面クロームメッキ
が施されている。又、この管径規制リングの内側には2
0℃の内部冷却液が通液している内部流通溝9が内接さ
れており、管径規制リング6を内部より冷却している。
この内部冷却液は導入管22から供給される。尚、圧空
導入管21、23及び25より供給される圧空と圧空排
出管20及び26より排出される圧空とをコントロール
して、冷却装置5の上部及び下部の薄膜バブルを形成さ
せた。この時、上部圧空噴出ノズル18の噴出口前方向
25mmの位置に50mm幅の整流板を取り付け、上部
圧空流が溶融薄膜4に直接当たらないようにした。
【0015】又、内部上部冷却液導入管22に20℃の
地下水を1.0t/時の流量で供給し、上部冷却液内部
流通路9を経て0.8mmのスリットギャップを有する
環状スリットノズル7より下向き45度の角度で噴出さ
せた。噴出速度は約37cm/秒であり、溶融薄膜4の
下方通過速度約33cm/秒より若干大きく成るように
した。内部冷却水は一部オーバーフローして上部排液口
8へ流入し、さらに、下方通過する薄膜4とともに流下
して側面部排液口10へスムーズに流入し、一時的に冷
却装置内部で合流するとともに共通排液孔8’を経て貯
液バケット16へ流出した。薄膜4に残留する付着内部
冷却水は除液リング13によって掻き取られ、下部排液
口12及び共通排液孔8’を経て貯液バケット16へ流
出した。この時点で内部冷却水の99%以上が除水さ
れ、貯液バケット16内に流入するが、貯液バケット1
6から内部冷却液排液孔27を通して自吸式ポンプによ
って系外へ排水した。さらに薄膜4の表面に残るわずか
な内部冷却水は除液リング13の下方に位置するサクシ
ョンリング15によって完全に吸引除水された。この
時、除液リング13とサクションリング15との間の薄
膜4が吸引によって変形しないように中部圧空導入孔2
3を通じて内圧をコントロールした。一方、外部冷却槽
28へは同じく20℃の地下水を3.7t/時の流量で
供給し、薄膜4の外部より冷却を行なった。この時上部
内部冷却水の水位と外部冷却水の水位とがほぼ等しくな
るように外部冷却槽28の水位を調整した。外部冷却水
は弾性体29をシールリング11へ押しつける事により
下方へ漏洩するのを防止した。同時にこの押しつける圧
力を調整し、薄膜の引取に対するブレーキ作用をコント
ロールして薄膜の自重落下あるいは逆の場合の薄膜のビ
ビリ(フイルムとシールリングあるいは弾性体との滑り
が低下して引取方向の振動が出る現象)を抑制した。薄
膜4を折り畳みロール群30を経てニップロール31で
折り畳むとともに引き取った。
【0016】以上のようにして得られた薄膜は平均厚さ
300μmで厚薄斑の範囲は11μmであり、透明性も
非常に良好であった。尚、この原反をチューブ状二軸延
伸装置で常法どおり延伸したところ延伸性も良好で均一
に延伸できた。
【0017】比較例1 実施例において装置の除液リン
グ13を除いた他は実施例と同様にして製膜し、薄膜4
に残留する付着内部冷却水をサクションリング15で除
去しようとしたところ付着内部冷却水が多く、サクショ
ンリング15で完全に除去することが難しく引き取った
未延伸フイルムは薄膜4に水滴が残り二軸延伸したとこ
ろ延伸斑が発生した。
【0018】比較例2 実施例においてサクションリン
グ15を除いた他は実施例と同様にして製膜したとこ
ろ、比較例1と同様に薄膜4に水滴が残り、延伸斑が発
生した。
【0019】比較例3 貯液バスケット16を除き、冷
却装置内部で一時的に合流する内部冷却水及び下部排液
口12に流入する内部冷却水を各々配水管を設けて除去
しようとしたところ、内部冷却水の流入速度が一定でな
いために排水速度が変動し易く、それに連れて上部及び
下部のバブルが変動するために均一な薄膜を得ることが
出来なかった。
【0020】
【発明の効果】以上の如く、本発明装置は熱可塑性樹脂
用環状ダイのスリットから下方に押し出された溶融管状
薄膜の異常変形を防止して管径を規制しながら内外両面
より冷却液体によって極めて急速に冷却するものであ
り、かつ、内部冷却液を効率よく除去することができ、
後工程である延伸工程でのトラブルを減少できる。特に
ポリプロピレンやポリエチレンなどの疎水性熱可塑性樹
脂の製膜に当たっては延伸斑の原因となる付着内部冷却
液滴がなくなり、均一延伸性が優れた管状薄膜を製造す
る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1に用いた冷却用冷却装置の特徴部分を
示した説明用概略図である。
【符号の説明】
1 環状ダイ 2 樹脂通路ット 3 環状スリット 4 溶融管状薄膜 5 冷却装置 6 管径規制リング 7 上部冷却液噴出用環状ノズル 8 上部排液口 8’ 共通排液孔 9 冷却液内部流通溝 10 側面部排液口 11 シールリング 12 下部排液口 13 除液リング 14 圧空噴出口 15 サクションリング 16 貯液バケット 17 排出口 18 環状圧空噴出ノズル 19 整流板 20 圧空排出孔 21 圧空導入孔 22 導入孔 23 中部圧空導入孔 24 吸引孔 25 下部圧空導入孔 25’ 圧空噴出口 26 下部圧空排出孔 26’ 圧空排気口 27 冷却液排出孔 27’ 排液管 28 外部冷却槽 29 弾性物質 30 折り畳みロール 31 ニップロール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 47/00 - 47/96

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性樹脂用環状押出ダイの下方に結
    合され、ダイの環状スリットから下向きに押出される管
    状溶融薄膜を外部環状冷却液槽と併用して内側から冷却
    する直接冷却用冷却装置において、薄膜に付着した冷却
    液を、管径を規制するための管径規制リングの下方のシ
    ールリング、付着冷却液を掻き落とすための除液リン
    グ、及び付着冷却液を吸引除去するサクションリングに
    より除去する機構を具備することを特徴とする直接冷却
    用冷却装置。
  2. 【請求項2】 サクションリングの先端部が親水性布帛
    あるいは親水性不織布でカバーされた多孔質弾性体を多
    孔板で保持されたものであることを特徴とする請求項1
    の直接冷却用冷却装置。
  3. 【請求項3】 熱可塑性樹脂用環状押出ダイの下方に結
    合され、ダイの環状スリットから下向きに押出される管
    状溶融薄膜を外部環状冷却液槽と併用して内側から冷却
    する直接冷却用冷却装置において、内部冷却液を一旦貯
    液バケットに導いて貯液した後、ポンプにより排液でき
    る機構を有することを特徴とする直接冷却用冷却装置。
JP21416891A 1991-08-01 1991-08-01 管状溶融薄膜冷却装置 Expired - Lifetime JP3152964B2 (ja)

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