JP3548346B2

JP3548346B2 - 溶融樹脂シートの冷却装置

Info

Publication number: JP3548346B2
Application number: JP23148796A
Authority: JP
Inventors: 貢細井
Original assignee: 三菱化学ポリエステルフィルム株式会社
Priority date: 1996-08-13
Filing date: 1996-08-13
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2016-08-13
Also published as: JPH1058523A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融樹脂シートの冷却装置に関し、詳しくは、静電印加冷却法による溶融樹脂シートの冷却工程において使用するブレード電極の形状を改良した冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、樹脂フイルムの製造における溶融押出しした溶融樹脂シートの冷却方法としては、急冷効果を高め、結晶化を防止するため、静電印加冷却法が工業的に広く採用されている。静電印加冷却法は、溶融押出機の口金より溶融押し出しした溶融樹脂シートに、キャスティングドラム（回転冷却ドラム）の上方に水平に張架した印加電極により静電荷を印加し、キャスティングドラムに溶融樹脂シートを静電密着させて効果的に冷却固化する方法であり、その基本的技術は特公昭３７ー６１４２号公報に記載されている。
【０００３】
ところで、上記の冷却方法において、フイルムの生産性を高めるために、キャスティングドラムの回転速度を大きくした場合、溶融樹脂シートとドラム表面の間に束縛気泡が混入し、溶融樹脂シートが完全に密着しなくなる傾向がある。斯かる場合、溶融樹脂シートが一様に冷却されず、これが製品フイルムの品質特性、特に厚み精度を悪化させる原因となり、更に、フイルム破断の要因ともなる。
【０００４】
上記の様な問題点を解決するため、静電印加効果を強化する方法として、例えば、印加電極として厚さ１０〜１５μｍの薄いブレード電極を使用する方法が提案されている。しかしながら、ブレード電極を使用する方法においては、溶融樹脂シート端部における放電トラブルの発生を防止するため、溶融樹脂シート幅より静電印加幅を４０ｍｍ程度以上狭く設定する必要がある。
【０００５】
上記の様に、静電印加幅を狭くした状態でキャスティングドラム速度を高める場合は、溶融樹脂シートの端部では、静電印加効果が不十分となるため、ドラム表面との密着が不完全になり易く、冷却された樹脂シートに冷却斑が生じ易く、また、樹脂シートの耳部の振れが激しくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑み為されたものであり、その目的は、冷却ドラムの回転速度を大きくした場合でも、印加電極部の両端と冷却ドラム表面との放電トラブルがなく且つ溶融樹脂シートの全幅において冷却ドラムとの密着性が良好となる溶融樹脂シートの冷却装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨は、キャスティングドラムと当該キャスティングドラムの上部に水平に張架されたブレード電極とから主として構成される静電印加冷却法に係る溶融樹脂シートの冷却装置において、上記のブレード電極が、溶融樹脂シート幅に略等しい長さ部分の印加電極部とその両端に接続された絶縁構造部とから成り、上記の印加電極部が、厚さが５０μｍ以上である両端各５〜２０ｍｍ部分の端印加電極部と、厚さが５０μｍ未満である中央部の中央印加電極部とから成ることを特徴とする溶融樹脂シートの冷却装置。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき本発明を説明する。図１は本発明に係る溶融樹脂シートの冷却装置（本装置）の概略説明図である。
【０００９】
本装置の適用が可能な溶融樹脂シート（２）の樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート及びこれらの共重合体などのポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類、ポリエステルエーテル類、ポリアミド類、ポリカーボネート類、ポリスルホン類、ポリエステルスルホン類、ポリエーテルイミド類などの熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、溶融されて口金（１）からキャスティングドラム（３）の表面の接触開始線（Ａ）上に垂下する様に押し出される。
【００１０】
本装置は、キャスティングドラム（３）と当該キャスティングドラムの上部に水平に張架されたブレード電極（４）とから主として構成される。
【００１１】
本装置におけるキャスティングドラム（３）としては、公知のキャスティングドラムを使用することが出来、通常、キャスティングドラム（３）周面は鏡面であり、必要な冷却温度に冷却する装置を具備している。
【００１２】
本装置のブレード電極（４）は、印加電極部とその両端に接続された絶縁構造部（７）とから主として構成される。印加電極部は、両端の端印加電極部（６）とその中央部の中央印加電極部（５）とから構成され、印加電極部は、全体として、薄く狭幅の板状の形状を有する。そして、ブレード電極（４）は、キャスティングドラム（３）上の溶融樹脂シート（２）の接触開始線（Ａ）の上部に水平に、且つ、中央印加電極部（５）の片側縁部が下面を向く様に張架され、印加電源に接続される。印加電極部の全長は、冷却対象とする溶融樹脂シート（２）の幅とほぼ一致する長さに調節される。その調節方法としては、通常、中央印加電極部（５）の長さを調節する方法が採用される。
【００１３】
中央印加電極部（５）の厚さは、５０μｍ未満とされるが、好ましくは４５μｍ以下、更に好ましくは２０μｍ以下、特に好ましくは１５μｍ以下とされる。厚さの下限は、電極として形状を保持できる範囲であれば特に制限されない。また、ブレード電極（４）を張架したとき下端となる中央印加電極部（５）の面は、通常、鋭角に研磨するのが好ましい。なお、中央印加電極部（５）の素材としては、厚さが薄い場合であっても強度、形状保持性、耐食性に優れた材料であれば採用され、斯かる観点から、通常、アモルファス金属又は合金が好適に採用される。従来公知の薄く狭幅のブレード状の金属板も使用が可能である。
【００１４】
前記のアモルファス金属または合金としては、公知のものが使用可能であり、主なアモルファス合金としては、遷移金属と半金属との組み合わせ、周期律表の左右に位置する遷移金属同士の組み合わせ、周期律表の左右に位置する典型金属同士の組み合わせが典型的なものとして知られている。上記の主な遷移金属としては、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、銀、白金、金等が挙げられ、半金属または金属としては、ホウ素、炭素、アルミニウム、ケイ素、リン、硫黄、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、マグネシウム、亜鉛などが挙げられ、これらの元素を適宜組み合わせて、公知の製造方法により製造される。
【００１５】
端印加電極部（６）の素材金属としては、特に制限されず、中央印加電極部（５）と同様にアモルファス金属または合金を使用してもよいが、通常、アルミニウム、銅、鉄、鉛などを主成分とした材料も使用可能であり、強度、重量、導電性、価格などの観点からアルミニウムが最も実用的である。
【００１６】
各端印加電極部（６）、（６）の長さは、５〜２０ｍｍであり、５ｍｍ未満の場合は、中央印加電極部（５）とキャスティングドラム（３）表面との間で放電トラブルが起こり易く、また、２０ｍｍを超える場合は、溶融樹脂シート（２）の端部のキャスティングドラム（３）への密着性が悪化し、本発明の効果が発現し難い。
【００１７】
また、両端の端印加電極部（６）の厚さは、各々５０μｍ以上であり、より好ましくは２００μｍ以上であり、その上限は、特に制限されないが、通常、５ｍｍ程度以下が実用的である。両端の端印加電極部（６）の厚さは、斯かる厚さの範囲の中で、ブレード電極の中央側から両端側に向かって厚くなる様な勾配を有していてもよい。上記の端印加電極部（６）の厚さが５０μｍ未満では、従来のブレード電極の場合と同様に、端印加電極部（６）とキャスティングロール（３）表面との間で放電トラブルを生じ易い。
【００１８】
両端の端印加電極部（６）（５〜２０ｍｍの範囲）の形成方法としては、特に制限されないが、例えば、次の（ａ）〜（ｅ）の方法が挙げられる。
（ａ）中央印加電極部（５）と絶縁構造部（７）の間に厚さ５０μｍ以上の金属部材を接続する方法。
（ｂ）中央印加電極部（５）の端部に厚さ５０μｍ以上になる様に金属などの導電性材料を積層または巻回する方法。
（ｃ）端印加電極部（６）の外観形状を有し且つ内部に中央印加電極部（５）の延長部が遊挿可能な鞘状構造を形成させた金属部材と当該金属部材と同一の鞘状構造を有する絶縁構造部（７）とを当該絶縁構造部（７）が外側に位置する様に接続する方法。
（ｄ）絶縁構造部（７）の先端５〜２０ｍｍの部分を厚さ５０μｍ以上になる様に金属などの導電性材料で被覆し、中央印加電極部（５）と電気接続することによって実質的に端印加電極部（６）を形成する方法。
（ｅ）上記の組み合わせから成る方法。
なお、中央印加電極部（５）と端印加電極部（６）とを電気接続する方法は、導線で接続する方法でもよいし、両部の接触により実質的に導通させる方法でもよい。
【００１９】
また、両端の端印加電極部（６）の下端は、基本的には中央印加電極部（５）と等しい高さであるのが最も好ましいが、下方へ突出する場合でも、両端の端印加電極部（６）の下端が中央印加電極部（５）の下端より４ｍｍ以上突出してはならず、２ｍｍ以上突出しないのが好ましい。前記突出距離が４ｍｍを超える場合は、端印加電極部（６）とキャスティングドラム（３）の溶融樹脂シート（２）が存在しない表面部分との間に放電トラブルが起こり易い。また、両端の端印加電極部（６）の下端は、放電トラブルを生じさせる原因となる鋭角部分を除去するのが好ましく、下方に凸の曲率を有する曲面にするのがより好ましい。
【００２０】
ブレード電極（４）の絶縁構造部（７）は、印加電極部からの漏電を防止し、ブレード電極として一連の形状を維持するために印加電極部に接続されてブレード電極（４）の一部を構成するが、絶縁構造部（７）の構造は、特に制限されないが、例えば、絶縁材料から成る棒状であって端印加電極部（６）と直接接続されていてもよいし、絶縁材料から成り鞘状構造を形成して中央印加電極部（４）の延長部を遊挿し得る構造であってもよい。
【００２１】
前記の中央印加電極部（５）の長さの調節方法としては、特に制限されないが、例えば、次の様な（ａ）又は（ｂ）の方法を挙げることが出来る。
（ａ）中央印加電極部（５）の両端を絶縁構造部（７）内に形成された鞘状構造中に遊挿し、当該絶縁構造部（７）の位置を移動させ、その際、端印加電極部（６）は、絶縁構造部（７）の内側端部の周面に金属などの導電性材料を巻き、中央印加電極部（５）と導通することにより実質的に端印加電極部（６）を形成する方法。
（ｂ）中央印加電極部（５）の一方の端のみを上記（ａ）の様に鞘状構造の絶縁構造部（７）内に遊挿し、上記（ａ）と同様にして端印加電極部（６）を形成し、他端は中央印加電極部（５）、端印加電極部（６）及び絶縁構造部（７）を直接接続し、それぞれの絶縁構造部（７）の位置を移動する方法。
【００２２】
上記の絶縁構造部（７）の位置の移動は、溶融樹脂シート端検知装置および電極位置自動調節装置を具備することにより、溶融樹脂シート端を自動的に検知し、検知結果に応じて位置を調節する自動調節方式が好ましい。
【００２３】
以下に、本装置により溶融樹脂シートを冷却する二軸延伸ポリエステルフイルムの製造例を示す。
【００２４】
本装置の印加電極部の中央印加電極部（５）には、幅５ｍｍ、厚さ１０μｍの帯状ブレードを使用し、ブレードの一方の端には、厚さ３ｍｍで且つ下端が半円状の曲率を有する絶縁構造部（７）を直接接続した。絶縁構造部（７）のブレードと接続する側の端から長さ１０ｍｍ部分に、厚さ０．５ｍｍ、幅１０ｍｍの両側縁部の鋭角部を除去して丸みを付けたアルミニウムシートを巻き付けて被覆し、アルミニウムシート巻き付け部分を中央印加電極部（５）であるブレードと導線により接続して、端印加電極部（６）とした。
【００２５】
一方、中央印加電極部（５）である上記のブレードの他端は、厚さ３ｍｍであり且つ下端が半円状の曲率を有するテフロン製鞘状をなす絶縁構造部（７）に遊挿した。鞘状絶縁構造部（７）のブレードと接続する側の端から長さ１０ｍｍ部分に前記の様に両側縁部に丸みを付けた厚さ０．５ｍｍのアルミニウムシートを巻き付け、そのアルミニウムシート巻き付け部分を中央印加電極部（５）であるブレードと導線により接続して、鞘状の端印加電極部（６）とした。
【００２６】
上記の両端印加電極部（６）の下端は、中央印加電極部（５）の下端より約１．５ｍｍ突出していた。斯かるブレード電極を中央印加電極部（５）の側縁部がキャスティングドラム（３）の上方８ｍｍの位置になる様に水平に張架した。印加電圧は７ｋｖとし、キャスティングドラム（３）の表面温度は３０℃とした。
【００２７】
次いで、十分に乾燥したポリエチレンテレフタレートのチップを溶融押出機に供給し、２９０℃で溶融混練した後、上記の様に準備をした本装置のキャスティングドラム上に溶融樹脂シート（２）を押し出し、溶融樹脂シート端検知装置と連動した支持体位置調節設備により両端の端印加電極部（６）の外端が溶融樹脂シート（２）両端に一致する様に調節し、印加電極部の静電印加作用により溶融樹脂シート（２）の全幅に電荷を印加させ、キャスティングドラム（３）の表面に静電密着させて急冷固化し、幅２ｍ、厚さ１８５μｍの未配向樹脂シートを得た。
【００２８】
上記の操作において、キャスティングドラム（３）の回転速度を表１に記載のドラム速度に順次高めつつ、ポリエチレンテレフタレートシートのキャスティングドラム（３）上での振れ状態を観察した。次いで、得られた未配向シートを縦、横方向に各々４、０倍に延伸した後、２２０℃で熱固定し、冷却して１４μｍの二軸延伸ポリエステルフイルムを得た。
【００２９】
なお、因みに、比較使用例として、上記の使用例において、ブレード電極を両端の端印加電極部（６）がないため溶融樹脂シート幅の両端の各２０ｍｍ部分をカバー出来ない従来法のブレード電極に代えた以外は、上記の使用例と全く同様にして実施した。両使用例共、電極とキャスティングロールとの間の放電トラブルはなかったが、両例の溶融樹脂シートの冷却状況には差異が見られ、その冷却状況の結果を表１に示す。なお、比較使用例においてドラム速度を８５ｍ／ｍｉｎ以上にした場合に得られた未配向樹脂シートは、二軸延伸処理工程には適さなかった。
【００３０】
【表１】

【００３１】
表１の結果から明らかな様に、本発明方法によれば、キャスティングドラム（３）の回転速度を１５ｍ／ｍｉｎ増速しても、当該キャスティングドラム（３）上の溶融樹脂シートの振れトラブルは生じなかった。
【００３２】
【発明の効果】
以上、説明した本発明によれば、静電印加冷却法におけるブレード電極の印加電極部の両端部を、厚さ５０μｍ以上にするという簡単な手段により、樹脂フイルムの生産性及び品質を大幅に向上することが出来、本発明の工業的価値は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶融樹脂シートの冷却装置の概略説明図
【符号の説明】
１：口金
２：溶融樹脂シート
３：キャスティングドラム
４：ブレード電極
５：中央印加電極部
６：端印加電極部
７：絶縁構造部
Ａ：接触開始線

Claims

キャスティングドラムと当該キャスティングドラムの上部に水平に張架されたブレード電極とから主として構成される静電印加冷却法に係る溶融樹脂シートの冷却装置において、上記のブレード電極が、溶融樹脂シート幅に略等しい長さ部分の印加電極部とその両端に接続された絶縁構造部とから成り、上記の印加電極部が、厚さが５０μｍ以上である両端各５〜２０ｍｍ部分の端印加電極部と、厚さが５０μｍ未満である中央部の中央印加電極部とから成ることを特徴とする溶融樹脂シートの冷却装置。