JP3155030B2 - 内部成形型 - Google Patents

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状薄膜の内部に直接接触させるこ
とにより極めて急速に冷却する事が出来る冷却用内部成
形型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱可塑性樹脂より管状薄膜を製膜
する工程に於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、内部水槽タイプの内部溢流管の外側壁を流下す
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４５−３５１９２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４９−３１４
７３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
て冷却された冷却用内部成形型と接触させて、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。又、単なる内部溢流冷却液によ
る直接冷却では部分的に滞留する冷却液の沸騰による冷
却速度の低下、あるいは流量斑による冷却用内部成形型
への部分粘着等が発生し、均一な無定形薄膜を得ること
が困難である。例えば、前記の特公昭４５−３５１９２
号は内部冷却用内部成形型における水槽からの溢流によ
って冷却する方法であるが、流下する溢流液は流速が遅
く、速くても下方へ移動している薄膜と同速である。従
って、薄膜に伴われて流下する冷却液は薄膜の保有する
余熱によって、高温となり部分的に沸騰するため冷却能
力の低下及び冷却斑の発生が著しい。この冷却能力の低
下を抑制するため流下速度を増やそうとすると内部水槽
部の内部冷却液のヘッド圧と外部冷却液の水圧とのバラ
ンスがくずれ、真円性の低下あるいは冷却斑によるヘイ
ズなどの外観斑の発生、更には厚薄斑の発生などによっ
て品質の良好な薄膜を得ることが困難になる。従って、
高速製膜するためには冷却液の温度を低温にして対応せ
ざるを得ないが、経済性の点で限界があり、高速製膜性
に劣ると言わざるを得ない。又、特公昭４６−３１４７
３号は高速製膜性を可能にするために、下部に螺旋状溝
を設け、下部内部冷却液によって冷却促進を図るもので
あるが、上部の管径規制用二重管部の冷却は前記特公昭
４５−３５１９２号と大差なく二重管胴部での冷却能力
に前記同様の限界がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記欠点を
解消するため、冷却用内部成形型を鋭意検討し、冷却液
噴出方向を改良することによって高速製膜性を改良する
ことに成功した（平成３年７月出願済み）が、更に冷却
能力を向上させること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、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し出
される管状溶融薄膜を外部環状冷却槽と併用して内側か
ら冷却する直接冷却用内部成形型において、管状規制用
リングの内側に位置し、上記リング部を内側から冷却す
る内部冷却液流通用螺旋状溝を冷却部に設け、更に上記
リング部よりさらに下方まで上記螺旋状溝を連続して冷
却部に設けることを特徴とする直接冷却用内部成形型に
関する。

【０００５】以下に本発明を実施例の図に基づいて具体
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１によって溶融された熱可塑性樹
脂はダイの内部の樹脂通路２を通って環状スリット３よ
り下方に管状に押し出される。５は環状ダイから懸吊さ
れている冷却用内部成形型である。冷却用内部成形型５
は主として圧空噴出ノズル部１８、上部冷却液噴出用環
状ノズル７、管径規制リング部６、下部冷却部１３、シ
ールリング部１５の５つの部分からなる略円筒状を為し
ている。

【０００６】内部成形型５の最上部に上記バブル形状維
持のための圧空噴出ノズル１８及び発生するガス等を排
出するための排気口１７が設けられている。溶融管状薄
膜４がダイ１と冷却用内部成形型５との間に形成する上
部バブル部は冷却液排出口１６より排気される圧空及び
上記排気口１７から排気される圧空と、噴出ノズル１８
から供給される圧空とのバランスによって形状が維持さ
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。又、上部冷却液内部流通溝９
内に整流板１０が設けられ、これによって冷却液の流れ
は整流化され、冷却液を外周方向に均一に噴出すること
が出来る。

【０００７】以上の処置により上部冷却液は環状スリッ
トノズル７のギャップより均一に噴出されるべきで有る
が、それでも猶、噴出する上部冷却液は必ずしも外周方
向で均一とは成らない場合がある。全外周方向にそって
噴出液量が均一でないと冷却液の部分的滞留によってエ
ア溜り等が発生したり、管径規制リング６の円周上の接
点レベルが均一に成らず、薄膜がゆがんで冷却斑を生
じ、あるいは、いわゆる指紋状斑点が薄膜面に発生した
り、極端な場合薄膜の厚薄斑が悪化することがある。従
って、冷却液の噴出の均一化のため環状スリットノズル
７のギャップの微調整装置を具備するのが好ましい。ギ
ャップ微調整装置は汎用の機構でよく、例えば、ネジを
回転することにより各ノズルのリップを押したり引いた
りする様なダイのリップギャップ微調整装置と同一ある
いは類似する機構であれば十分調整出来る。これによ
り、ノズルより噴出される冷却液はそれぞれの実体に応
じて微調整され、管状薄膜４を均一に冷却する事が出来
る。以上のようにして、冷却液を効率よく噴出すること
により環状スリットノズル７付近における冷却速度を１
５０℃／秒以上にすることが出来る。もちろん、外部冷
却液による冷却速度も付加されるから、更に冷却効果は
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】上部冷却液内部流通溝９のすぐ下部に、下
部冷却液内部流通溝１１を設けて、ここから、管径規制
リング６の内側に設けられている螺旋状溝１２に下部冷
却液が供給され、溝に沿って流下するようになってい
る。螺旋状溝１２は１本又は２本以上が平行して並んで
いても良く、下部冷却液がこの螺旋状溝１２を通って円
筒体１３の上端から下端に流れ、螺旋状溝１２の下端よ
り円筒体１３の下端部にある排液口１４へ流出するよう
になっている。円筒体１３を管径規制リング部６の内側
部まで延長したことによって上部内部冷却液内部流通溝
９は短くすることが出来るとともに、滞留部が減少する
ことによって上部内部冷却液の周囲からの熱による温度
上昇を抑制できるため、冷却能力の低下を防止出来る。
下部冷却液は管径規制リング６を冷却することにより、
その外側を流下する上部冷却液を内側より間接的に冷却
することによって上部冷却液の冷却能力を向上させると
ともに、円筒体１３の下部において薄膜に直接接触する
ことによって高速製膜に対応できる冷却能力を有するよ
うになっている。下部冷却液の平均流速は低速製膜では
低流速でも良いが、管径規制リング部６に於ける間接的
冷却効果及び円筒体１３の下部における直接的冷却効果
を高めるには であることが好ましい。下部冷却液による直接冷却の部
分は薄膜がほぼ固定されているために冷却液の流速を十
分大きくする事が可能であり、付随的に管径規制リング
６に対する冷却効果も高くなる。この下部冷却液平均流
速は下部冷却液流量とともに螺旋状溝１２の大きさ及び
本数に関係する。

【００１０】下部冷却液流量は全体として管状薄膜４の
大きさに関係し、小径薄膜なら下部冷却液流量は少量で
良く、大径薄膜なら多量を必要とする事になる。何れに
しても冷却効果を高めるためには上記式を満足させるだ
けの下部冷却液量を噴出できるポンプなどの装置を具備
する必要がある。下部冷却部の下方にシールリング部１
５が設けられており、薄膜４を介して外部冷却槽２７の
底部に設けられている弾性物質２８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、
内部冷却液が漏洩するのも防止する。上部から流下して
きた内部冷却液はスムーズに排液口１４に排出される。
更に、弾性物質２８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１５の材質及び表面粗度等が選定される。
又、ダイ中央部を貫いて上部バブル形成用圧空導入孔２
１、上部冷却液導入孔２２、下部冷却液導入孔２３、内
部冷却液排出孔２６、下部バブル形成用圧空導入孔２
４、上部バブル形成用圧空排出孔２０及び下部バブル形
成用圧空排出孔２５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２９によって徐々に折り畳まれ、ニップロー
ル３０で引き取られる。本発明に用いる外部冷却槽２７
は通常知られた形式の物で充分であり、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内
部用内部成形型側の液面位に調節される。

【００１１】

【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。
相対粘度３．５のポリ−ε−カプラミドを樹脂温度２６
０℃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図および
第２図に示す如き形状の冷却用内部成形型の外壁を摺動
させ、折り畳みロール群２９で折り畳んだ後、引取ニッ
プロール３０により３０ｍ／ｍｉｎで製膜引取を行なっ
たが、この際、該冷却用内部成形型５と外部冷却槽２７
とによりフイルムを内外より同時に冷却を行なった。使
用した冷却用内部成形型は第２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１２５ｍ
ｍ、円筒体１３の胴部の全体の長さ２７０ｍｍ、シール
リング１５の最大径２９６ｍｍφであり、冷却用内部成
形型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、外部冷却槽２７は全体として環状をな
し、内側に内部成形型を収容する状態で使用されるが、
その内側底部に弾性体２８が付設されており、薄膜４を
介して内部成形型のシールリング部１５を押しつけるよ
うに作用している。圧空導入管２１及び２４より供給さ
れる圧空と圧空排出管２０及び２５より排出される圧空
とをコントロールしてそれぞれ上部及び下部の薄膜バブ
ルを形成させた。又、内部上部冷却液導入管２２に２０
℃の地下水を１．３ｔ／時の流量で供給し、整流板１０
の付属する上部冷却液内部流通路９を経て０．７ｍｍ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５５ｃｍ
／秒であり、溶融薄膜４の流下速度約５０ｃｍ／秒より
若干大きく成るようにした。

【００１２】一方、内部下部冷却液導入管２３に、同じ
く２０℃の地下水を４．２ｔ／時の流量で供給し、整流
板１０の付属する下部冷却液内部流通路１１を経て傾斜
各１２度を有する１２本の螺旋状溝１２を流下させた。
この時の垂直方向の流速は約５２ｃｍ／秒であった。こ
れらの冷却水は排液口８及び１４を経て冷却用内部成形
型内部に流入するので内部冷却液排液管２６を通して外
部へ排出した。一方、外部冷却槽２５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２
７の位置を調整した。外部冷却水は弾性体２８をシール
リング１５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。以上のようにして得られ
た薄膜は平均厚さ１３５μｍで厚薄斑の範囲は約５μｍ
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
伸性も良好であった。

【００１３】比較例 実施例において、円筒体１３が
管径規制リング６の内側になく、下方に連続して設置さ
れた内部成形型において実施例と同様にして管状薄膜４
を冷却したところ、冷却効果が劣るため透明性が低下
し、延伸性も悪化した。

【００１４】

【発明の効果】以上の如く、本発明の内部成形型は環状
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、さら
に、流量を大きくできる下部内部冷却液の間接冷却によ
って上部内部冷却液の冷却効果を高めるとともに、下部
内部冷却液自身による直接効果によって急冷効果を高め
たものであり、比較的短い冷却用内部成形型と外部冷却
槽の組合せにより極めて高速で製膜する事が可能であ
り、更に延伸時のトラブルも減少できる。又、管状薄膜
は冷却用内部成形型を通過する間に内外両冷却液と殆ど
同一温度まで冷却成形を完了するので冷却用内部成形型
を離れた後は収縮や異常変形を受けるおそれがなく、折
径が極めて均一で、平面性が良い管状薄膜を製造するこ
とが出来る。特に結晶化しやすい熱可塑性樹脂の製膜に
当たっては冷却速度が極めて速いため結晶化を著しく抑
制し、このため透明度、耐衝撃性、延伸性等が優れた管
状薄膜を製造する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷却用内部成形型の構造の全体を説明する略図
である。

【図２】冷却用内部成形型の冷却部の詳細説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 環状ダイ ２ ダイ内部の樹脂通路 ３ 環状スリット ４ 溶融管状薄膜 ５ 冷却用内部成形型 ６ 管径規制リング部 ７ 上部冷却液噴出用環状ノズル ８ 排液口 ９ 上部冷却液内部流通溝 １０ 冷却液整流板 １１ 下部冷却液内部流通溝 １２ 螺旋状溝 １３ 下部冷却部 １４ 排液口 １５ シールリング部 １６ 冷却液排出口 １７ 発生するガス等を排出するための排気口 １８ 圧空噴出ノズル部 １９ 圧空噴出用整流板 ２０ 上部バブル形成用圧空排出孔 ２１ 上部バブル形成用圧空導入孔 ２２ 上部冷却液導入孔 ２３ 下部冷却液導入孔 ２４ 下部バブル形成用圧空導入孔 ２５ 下部バブル形成用圧空排出孔 ２６ 内部冷却液排出孔 ２７ 外部冷却槽 ２８ 弾性物質 ２９ 折り畳みロール群 ３０ ニップロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−34911（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−57414（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭45−35192（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭46−31473（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 47/00 - 47/96

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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し出される管状溶融薄膜を
   外部環状冷却槽と併用して内側から冷却する直接冷却用
   内部成形型において、管状規制用リングの内側に位置
   し、上記リング部を内側から冷却する内部冷却液流通用
   螺旋状溝を冷却部に設け、更に上記リング部よりさらに
   下方まで上記螺旋状溝を連続して冷却部に設けることを
   特徴とする直接冷却用内部成形型。