JP3490721B2 - インフレーションフィルムの製造方法 - Google Patents

インフレーションフィルムの製造方法

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  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は透明性に優れた線状低密
度ポリエチレン(以下、LLDPEという。)の生産性
の高いインフレーションフィルム製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】空冷法によるインフレーションフィルム
の生産方法は数多く提案があり、それらの提案でフィル
ムを成形するための樹脂のバブルの形状は特公昭55−
2180に示されるように大きく分けて3つないし4つ
のタイプに分けられる(図2〜図4)。 【0003】この形状を決定する要因は空冷能力、フィ
ルムの引取速度、溶融樹脂温度等を挙げることができ、
中密度ポリエチレン(以下、MDPEという。)、高密
度ポリエチレン(以下、HDPEという。)など、線状
ポリエチレンであっても密度の高いポリエチレンでは図
1に示されるいわゆるロング・ネックタイプのバブルに
よるフィルム成形が多く採用され、高強度のバランスフ
ィルムとしてショッピングバッグ等の分野に大量に供給
されている。 【0004】一方、LLDPEは分子構造は高圧法低密
度ポリエチレン(以下、LDPEという。)よりはHD
PEに似ているといっても低密度であり、またMW /M
N で表される分子量分布は小さく、超高分子量成分を含
有していないため溶融粘度がバランスフィルム用HDP
Eに比して極めて小さいため、流動特性がHDPEとは
著しく異なり、メルトフラクチャーによる肌あれを起こ
しやすい上、バブルの安定性が悪く、バブルをロング・
ネックタイプのごとき形状とすることは困難であり、通
常はaタイプまたはcタイプのバブル形状により成形さ
れている(特開昭57−34920)。 【0005】しかし、このバブルの形状によるインフレ
ーションフィルム製造では最大の問題点は、高速生産す
ると強度のバランスが失われて横方向の強度が著しく失
われ、縦に裂けやすくなるため生産速度に限度があるこ
とであり、またバブルの急激な拡大部分がないため強度
だけでなく透明性も高くすることも不充分であった。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、空冷インフ
レーション法によるフィルムの製造に際し、LLDPE
の有する低溶融粘度によるバブルの不安定性を解消し、
バブルの安定化、高生産性のLLDPEフィルム製造方
法の確立を目標とした。なお、フィルムの物性の改善は
第2の段階でこれを考慮するので本発明においては従来
の水準を維持することを目標とした。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明は、エチレンと炭
素数が3〜10であるα−オレフィンとの共重合体であ
って、密度が0.91〜0.94g/cm3である線状
低密度ポリエチレンまたはこの線状低密度ポリエチレン
に対して遊離基発生剤の存在下に重合させた密度0.9
1〜0.93g/cm 、メルトフローレート0.3〜
5.0g/10分の高圧法低密度ポリエチレンを全体重
量の50重量%以下配合したポリエチレン樹脂組成物
を、ダイス口径よりも小であって、バブルの接触点にお
ける径がダイス径の50〜90%の太さであり、その頂
部と基部に連通孔を有する安定体を取り付けた、リップ
ギャップが2.5〜10.0mmのダイスから樹脂組成
物の押出温度170〜210℃で押出し、少なくともダ
イス出口及び安定体接触の2ケ所において冷却エアを
吹きつけ、この安定体接触点では冷却エアを直角にあ
て、フロストラインをダイス径の4〜20倍の位置に保
ち、かつバブルの内圧を外気圧より水柱で5mm〜25
mmH2O高くし、安定体接触点以降のバブルを急激に
膨張させ、膨張比(フロストラインより低温部のバブル
径と膨張開始点の径の比)が2〜5の範囲でフィルムの
引取速度を40m/min.以上で引き取ることを特徴
とするインフレーションフィルムの製造方法を開発する
ことにより上記の目的を達成することができた。 【0008】本発明で使用できるLLDPEは、高圧法
あるいは低圧法で遷移金属触媒を用い、炭素数3〜10
のα−オレフィンとエチレンとの共重合体であって、密
度約0.91〜0.94g/cm3 のポリエチレンであ
る。一般的にα−オレフィンの含有量により密度は変わ
るが、ブテン−1をコモノマーとしたときは炭素数10
00当たり、側鎖数が20〜25であれば約0.91、
側鎖数が3〜5であれば0.94と言われており、ほぼ
この範囲内である。この場合のα−オレフィンとしては
プロピレン、ブテン−1、ヘキセン−1、4−メチルペ
ンテン−1、オクテン−1等が挙げられる。密度が0.
94g/cm2 を越えるとフィルムの透明性が低下する
ので好ましくない。 【0009】本発明の対象となるLLDPEのJIS
K 7210の表1、条件4の方法によって測定したメ
ルトフローレート(以下、MFRという。)は限定され
るものではないが約0.3〜5.0g/10分位のもの
に適用でき、特に0.4〜3.0g/10分位のLLD
PEに適用することが好ましい。 【0010】またこのLLDPEの分子量分布(MW
N で一般に表される。)は一般にバランスフィルムと
して使用されているHDPEと比較して極めて小さく、
通常3.0〜4.5程度である。 【0011】なお、このLLDPEに対して1000〜
3500Kg/cm2 の高圧下、パーオキサイド等の遊
離基発生剤の存在下に重合させて得られる密度0.91
〜0.93g/cm3 程度、MFRが0.3〜5.0g
/10分の高圧法低密度ポリエチレン(以下、LDPE
という。)を全体重量の50重量%以下配合したもので
あっても良い。 【0012】LDPEをこの割合を越える配合は製品フ
ィルムの衝撃強度の低下が顕著になるので避けるべきで
ある。このLDPEを5%以上配合したLLDPEは押
出機先端の圧力を下げる効果が明らかに看取できる。 【0013】本発明に使用する原料LLDPEは当然の
ことではあるが、通常のフィルム原料のポリエチレンに
配合されている添加剤、例えば抗酸化剤、紫外線吸収
剤、スリップ剤、ブロッキング防止剤、着色剤、帯電防
止剤等を配合しても良い。 【0014】本発明のインフレーションフィルム製造に
使用する装置としては、ダイスのリップ・ギャップが
2.5〜10mmと大きいほかは上向きまたは下向きの
いずれでも良く、押出機から引取機までほとんどHDP
Eのインフレーション装置とおなじものを使用できる。
LLDPEフィルムの製造において、ロングネックタイ
プで、リップ・ギャップを拡げることにより透明性を高
くできること、特に高いフロストラインにおける成形に
おいても透明性を確保できることは新しい発見である。
これは高いフロストラインが低いフロストラインと比較
して溶融樹脂を徐冷するため透明性が悪くなると考えら
れていたが、この影響はほとんど無視できるほど小さい
ことは意外であり、急膨張による厚み変化による効果が
大きかったようである。 【0015】操業に際してはバブルの形状が図1に示す
ロング・ネックの形になるように押出温度を下げる、ダ
イス出口の冷却風の温度を下げ、風量を下げる、引取速
度を上げるなどの手段により調節しなければならない。 【0016】バブルのブレを防ぐための安定体4は、ダ
イス径よりも太くとも良いができればダイス1の口径よ
りも小であって、バブルの接触点8が一般にダイス径の
50%以上、好ましくは70〜90%程度の太さのもの
であれば良い。操業開始時の容易性や条件の変化による
バブルの接触点の移動により実質の膨張比が変わらない
円筒形が好ましい形状である。 【0017】この安定体は樹脂及びダイスと安定体の間
に形成される空間と、バブルと安定体の接触点からニッ
プロールまでの間の空間を等圧に維持するための連通孔
6,7を設けることが好ましい。また安定体の表面はH
DPEの場合より粘弾性が低い樹脂であるので抵抗性を
与えないものが良い。冷却用のエアは第1次冷却リング
2に加え安定体にバブルが接触したクビレ部分に第2冷
却リング5により強く吹きつけることが必要である。こ
のエアはバブルの流れに対してほぼ直角方向に強く吹き
つけ冷却をすることが必要であり、これによりバブルが
より強く安定体により支持されることになる。 【0018】この場合、インフレーションフィルムにお
いて通常採用されているダイス出口の冷却エアと併用す
ることは一層効果を大きくする。 【0019】このためか本発明方法ではバブルの内圧は
水柱で5〜25mm程度の高い圧力を採用することで安
定体とバブルの安定のバランスを取ることができ、この
ため高速の引取速度においてもバブルが適切なサイズま
で急激に膨張するものと推定している。 【0020】樹脂の好適な押出温度は樹脂によりばらつ
くが170〜210℃と、通常の220℃近辺より若干
低めに設定すること、特にバブル形状が図2のaタイ
プ、図4のcタイプの形状にならぬようにメルトフラク
チャーの起こらぬ限りできるだけ低温に設定することが
良い。 【0021】わずかのメルトフラクチャーが起こる場合
にはリップ・ギャップを大きくすることでこの問題は回
避できる。 【0022】LLDPEが極めてメルトフラクチャーを
起こしやすい性質の樹脂であるのでリップ・ギャップは
一般のHDPEより遥かに大きく、2.5〜10mm、
好ましくは3〜6mmにすることが必要である。このリ
ップ・ギャップが2.5mm未満では透明性が低下し、
また10mmより大きいとフィルムの偏肉調整が困難に
なる。またメルトフラクチャーによる肌あれが認められ
るときはリップ・ギャップを大きくすることで回避す
る。これでも回避ができないときはやむを得ず樹脂温度
を上げるなどの対策を講ずる。 【0023】LLDPEにおいてもHDPEまたはMD
PEのときと同様実質の膨張比(フロストラインより低
温部のバブル径と膨張開始点の径の比)によりフィルム
のインパクト強度により影響があり、これが小さいとき
または大きいときは強度のバランスを失って縦裂き性が
強くなったり、輪切れを起こしたりするので通常2〜5
くらい、好ましくは2.8〜3.8くらいの間に収める
べきである。 【0024】フロストライン(溶融樹脂が結晶化するラ
イン)は、ダイス面からの距離でダイス直径の4倍ない
し20倍、好ましくは5〜12倍、より好ましくは7〜
12倍位の間になるように冷却風を調節する。4倍より
短くすることは、冷却風を強く当てることが必要となり
バブルがゆれて操業が不安定となり、フィルムの厚さの
バラツク原因ともなる。一方、20倍より長くすること
はインパクト強度の低下を招くので避けたほうが良い。 【0025】このような条件で操業するとロング・ネッ
クタイプのバブルであっても安定体の影響もあってバブ
ルの安定度は増し、高速引取が可能となり、従来のLL
DPEインフレーションの速度より速い40m/min
以上、特に60〜100m/minのごとき高速引取で
あっても安定操業が可能となった。 【0026】以下、図面により、より具体的に説明す
る。図1は上向きインフレーション法の一態様である。
ダイス1から押し出された溶融樹脂は、上部に引き取ら
れる。この場合、押出速度、引取速度、樹脂温度などの
条件を選択すると、バブルは図1に示すごときロングネ
ックタイプとなり、ダイス径より細いネックポイント8
を形成する。 【0027】溶融樹脂はダイス出口においてエアリング
2から樹脂の流れの方向に吹きつけられる冷却エアで冷
やされながら徐々にその径を小さくし、ネックポイント
8において安定体4に接触する。この接触は一点である
こともあるし、一定の長さを有することもある。 【0028】このネックポイントにおいて、エアリング
5から冷却エアを樹脂の流れに直角に吹きつけ安定体4
により強く押しつけるようにする。バブルは安定体4を
離れると共に急激に膨張し、所定の径のバブルとなり、
樹脂はフロストライン3で冷却固化され、図には示され
ていないニップロールを経て巻き取られる。 【0029】この際、ネックポイント8およびダイス1
と安定体4で形成された空間とバブルの主体となる空間
の圧力差を生じさせないように安定体頂部6と基部7に
連通孔を設けておくことが好ましい。 【0030】 【作用】LLDPEはHDPEに比して溶融粘度が低
く、普通のインフレーション法によるフィルム製造にお
いてはバブルの形状はロング・ネックとすることが採用
されていなかった。これはバブルの安定性が良好でな
く、高速成形すればバブルのゆらぎ、フィルムの厚みむ
らなどがおき易いためであり、工業的な生産方法として
は技術的に問題があったためである。 【0031】本発明は押出温度をできるだけ低温とする
と共に、ダイスのリップ・ギャップを2.5〜10mm
と大きく維持することによりバブルの形状をロング・ネ
ックとすることに成功し、更にダイス面に安定体を設
け、安定体にバブルが接触したネックポイントにほぼ直
角に冷却エアを吹きつけ、次いで急激な膨張を行わせる
ことにより高速成形(引取速度を従来より速い速度)で
もバブルを安定化させ、透明性が良く、強度も充分あっ
て厚みむらの少ないフィルムの製造法を確立できた。 【0032】本発明においてはネックポイントに第2冷
却リングから冷却エアを吹きつけ、バブルの安定体に対
する巻きつきを強くさせて、バブルの安定を維持すると
共に、バブル内圧を従来のインフレーション法より高い
内圧とすることによりその後の膨張を助け、高速引取に
おいて溶融樹脂が急激に膨張しても安定した操業が可能
となったものと推定している。 【0033】 【実施例】以下、実施例、比較例をあげて本発明を更に
詳細に説明する。 【0034】(実施例1)密度が0.922g/cm
3 、MFRが0.8g/10分、MW /MN が3.8で
あるエチレン−ブテン−1共重合体(LLDPE)を用
い、押出機口径65mmφ、ダイ口径100mmφ、安
定体は安定体頂部と基部に連通孔を設け直径70mm、
ダイのリップ・ギャップ5.0mmの成形機を用い、ネ
ックポイントにおいて第2冷却リングから冷却エアをほ
ぼ直角に吹きつけ冷却した。成形条件は樹脂温度が19
0℃、バブルの内圧が水柱13mmH2 O、フィルム厚
み30μm、折幅400mm、引取速度60m/mi
n、フロストライン高さ400mmで成形を行った。結
果は表1に示す。この場合の実質の膨張比は3.6であ
った。 【0035】(実施例2)ダイのリップギャップを7.
0mm、バブルの内圧が水柱20mm、樹脂温度200
℃、引取速度を100m/minにした以外は、実施例
1と同一樹脂、同一成形条件で同サイズのフィルムを得
た。この場合の実質ブロー比は3.6となる。 【0036】(実施例3)密度が0.935g/cm
3 、MFRが2.0g/10分、MW /MN が4.2で
あるエチレン−ヘキセン−1共重合体に密度が0.92
2g/cm3 、MFRが2.5g/10分の高圧法ポリ
エチレン15重量%をブレンドした樹脂組成物を用い、
押出機口径65mmφ、ダイ口径100mmφ、安定体
頂部から基部に連通孔を設けた直径90mmφの安定
体、ダイのリップギャップ3.0mmの成形機を用い、
ネックポイントにおいて第2冷却リングから冷却エアを
ほぼ直角に吹きつけ冷却した。成形条件は、樹脂温度が
190℃、バブルの内圧が水柱で23mmH2 O、フィ
ルム厚み30μm、折幅400mm、引取速度100m
/min、フロストライン高さ1000mmで成形を行
った。結果は表1に示す。この場合の実質の膨張比は
2.8となる。 【0037】(実施例4)実施例3で用いたエチレン−
ヘキセン−1共重合体に密度が0.922g/cm3
MFRが2.5g/10分の高圧法ポリエチレン重量1
0%ブレンドした樹脂組成物を用い、安定体径80mm
φ、バブルの内圧が水柱で8mmH2 O、引取速度60
m/minとした以外は実施例3と同一条件で同サイズ
のフィルムを得た。この場合の実質ブロー比は3.2と
なる。結果は表1に示す。 【0038】(比較例1)ダイのリップギャップを1.
2mmとした以外は実施例1と同一樹脂、同一成形条件
で同サイズのフィルムを得た。この場合の実質ブロー比
は3.6となる。 【0039】(比較例2)実施例1と同一樹脂、同一成
形条件で同サイズのフィルムを引取速度を100m/m
inにして、aタイプまたはcタイプ(安定体を使用し
ない)で成形しようとしたがフロストライン高さを15
0mmにできなかった。 【0040】(比較例3)実施例1で用いたエチレン−
ブテン−1共重合体に実施例3で用いた高圧法ポリエチ
レン15%をブレンドした樹脂組成物を用い、安定体を
使用せずに、バブル内圧が水柱3.1mmH2 O、フロ
ストライン高さを150mmとした以外は実施例1と同
一の樹脂、同一成形条件で同サイズのフィルムを得た。
この場合の実質ブロー比は2.5となる。第2冷却リン
グは使用できなかった。 【0041】(比較例4)ダイのリップギャップを1
5.0mmとした以外は実施例1と同一樹脂、同一成形
条件で同サイズのフィルムを成形しようとしたが、偏肉
調整ができず良好なフィルムが得られなかった。 【0042】(比較例5)実施例3で用いたエチレン−
ヘキセン−1共重合体を用い、バブルの内圧が水柱3.
3mmH2 O、第2冷却リングを使用しなかった以外は
実施例1と同じ成形を行った。実施例1〜4及び比較例
1〜5の衝撃強度、ヘーズ、引裂強度及びバブル内圧を
表1に示す。 【0043】《測定法》 衝撃強度:JIS D781 ヘーズ:ASTM D1003 引裂強度:JIS 1702 【0044】 【表1】 【0045】 【発明の効果】本発明は、LLDPEの空冷インフレー
ション法によるフィルムの製造において、バブルの形状
をロング・ネックタイプとすること、安定体を使用する
こと、バブル内圧を高く維持すること、引き取り速度を
大きく取ることにより、従来のフィルムの衝撃強度、ヘ
ーズ、引裂強度等の物性を低下させずにバブルを安定化
し、生産性の高い生産方法を確立した。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のロングネックタイプインフレーション
フィルム製造の断面図である。 【図2】従来法(aタイプ)インフレーションフィルム
製造の概念図である。 【図3】従来法(bタイプ)インフレーションフィルム
製造の概念図である。 【図4】従来法(cタイプ)インフレーションフィルム
製造の概念図である。 【符号の説明】 1 ダイス 2 第1次冷却リング 3 フロストライン 4 安定体 5 第2次冷却リング 6 連通孔入口 7 連通孔入口 8 ネックポイント
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−295824(JP,A) 特開 平1−306221(JP,A) 特開 平2−34324(JP,A) 特開 平5−237929(JP,A) 特開 昭49−61252(JP,A) 特開 昭50−14762(JP,A) 特開 昭52−82963(JP,A) 特開 昭54−93057(JP,A) 特開 昭55−154126(JP,A) 特開 昭56−25418(JP,A) 特開 昭57−34920(JP,A) 特開 昭58−39420(JP,A) 特開 昭58−45026(JP,A) 特開 昭58−59069(JP,A) 特開 昭58−94434(JP,A) 特開 昭58−212918(JP,A) 特開 昭58−219021(JP,A) 特開 昭59−42931(JP,A) 特開 昭59−71825(JP,A) 特開 昭59−91031(JP,A) 特開 昭60−40229(JP,A) 特開 昭61−51324(JP,A) 特開 昭61−74823(JP,A) 特開 昭61−89827(JP,A) 特開 昭61−89828(JP,A) 特開 昭61−229529(JP,A) 特開 昭62−238731(JP,A) 特開 昭63−194928(JP,A) 特開 昭64−18625(JP,A) 特開 昭64−72828(JP,A) 実開 平5−35253(JP,U) 特公 昭56−5172(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 55/00 - 55/30 B29C 47/00 - 47/96

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】エチレンと炭素数が3〜10であるα−オ
    レフィンとの共重合体であって、密度が0.91〜0.
    94g/cmである線状低密度ポリエチレンまたは
    の線状低密度ポリエチレンに対して遊離基発生剤の存在
    下に重合させた密度0.91〜0.93g/cm 、メ
    ルトフローレート0.3〜5.0g/10分の高圧法低
    密度ポリエチレンを全体重量の50重量%以下配合した
    ポリエチレン樹脂組成物を、ダイス口径よりも小であっ
    て、バブルの接触点における径がダイス径の50〜90
    %の太さであり、その頂部と基部に連通孔を有する安定
    体を取り付けた、リップギャップが2.5〜10.0m
    mのダイスから樹脂組成物の押出温度170〜210℃
    で押出し、少なくともダイス出口及び安定体接触の2
    ケ所において冷却エアを吹きつけ、この安定体接触点で
    冷却エアを直角にあて、フロストラインをダイス径の
    4〜20倍の位置に保ち、かつバブルの内圧を外気圧よ
    り水柱で5mm〜25mmH2O高くし、安定体接触点
    以降のバブルを急激に膨張させ、膨張比(フロストライ
    ンより低温部のバブル径と膨張開始点の径の比)が2〜
    5の範囲でフィルムの引取速度を40m/min.以上
    で引き取ることを特徴とするインフレーションフィルム
    の製造方法。
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