JP3564623B2 - 複層シート又は複層フィルムの成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複層シート又は複層フィルムの成形方法に係り、特に複層シート又は複層フィルムが極めて薄い層と厚い層とから成る場合に各層の幅方向の層厚分布を均一にする複層シート又は複層フィルムの成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複層シート又は複層フィルム（以下、複層シートの例で説明する）ダイ装置を複数のマニホールドを備えたダイ装置で押出し成形する場合、複層シートを構成する各層のシート幅方向の厚みを均一化して押し出すことが、高品質、高歩留りの複層シートを製造する上で重要になる。
【０００３】
複層シート又は複層フィルムの成形方法に関する従来技術としては、例えば、特開昭６２−１４９４１１号公報の共押出シートの製造法がある。これは、フィードブロック法による複層シートの成形を開示したもので、成形ダイ装置の前で複層シートを構成する各層の合流を行う際に、隣接樹脂の溶融粘度比を２以上にすることが記載されている。
【０００４】
また、本出願人が提案した特公昭６２−４３８４６号公報のフィルムの製造方法には、溶液製膜法において、高粘度層（３０００〜１００００ｐｏｉｓｅ）を低粘度層（１〜３０００ｐｏｉｓｅ）で包むように押し出すことが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭６２−１４９４１１号公報の共押出シートの製造法は、複層シートを構成する各層のシート幅方向の厚みを均一化するものではなく、粘度差により複層シートのなかの一部の層のシート幅方向への広がりを制御して複層シートの耳部に含まれる樹脂の種類を少なくすることにより耳部の再利用を図ろうとするものである。
【０００６】
一方、特公昭６２−４３８４６号公報のフィルムの製造方法は、各層の樹脂流量に大きな差がある場合、即ち、複層シート又は複層フィルムが極めて薄い層と厚い層から成る場合には、薄い層の幅方向の厚みを均一化することができないという欠点がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、成形ダイ装置で複層シート又は複層フィルムを成形する際に各層の樹脂流用に大きな差があっても、各層、特に層厚の極めて薄い層の幅方向の厚みを均一化できる複層シート又は複層フィルムの成形方法を提案することを目的とする。
【０００７】
なお、ここで述べるフィルム成形には、押出ラミネートによるフィルム成形を含むものとする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成する為に、複数のマニホールドに供給された溶融樹脂を、それぞれの流路を介して合流部に合流し、該合流部で各溶融樹脂を複層状に重ね合わせてスリットから外部に押出して複層シート又は複層フィルムを成形する複層シート又は複層フィルムの成形方法に於いて、前記複層シート又は複層フィルムを構成する各層のうちの１層を形成する樹脂流量が他層を形成する樹脂流量合計の１／２５以下であると共に、前記合流部直前において、前記１層の樹脂の溶融粘度が該１層の樹脂に隣接する前記他層の樹脂の溶融粘度に対して１．５倍以上３倍以下の溶融粘度比になるように調整することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る複層シート又は複層フィルムの成形方法の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は本発明に係る複層シート又は複層フィルムの成形方法を適用する成形ダイ装置１０の側面断面図である。
【００１０】
図１に示すように、成形ダイ装置１０は、主として、粘度等の性質の異なる複数の溶融樹脂を押出す複数の押出機（図示せず）からそれぞれの溶融樹脂が供給されるマニホールド１２、１４、１６、複数の溶融樹脂を複層状に重ね合わせる合流部１８、各マニホールド１２、１４、１６と合流部１８とをそれぞれ繋ぐ複数の流路２０、２２、２４が形成された成形ダイ装置本体２６と、合流部１８で重ね合わされた複層シート２８全体の厚みであるスリット３０の開度を調整する調整ボルト３２とで構成される。そして、成形ダイ装置１０で複層シート２８を成形する場合、それぞれのマニホールド１２、１４、１６に供給された溶融樹脂を、それぞれの流路２０、２２、２４を介して合流部１８に合流し、該合流部１８で各溶融樹脂を複層状に重ね合わせてスリット３０から回転する冷却ドラム３６上に押し出す。この成形においてマニホールド１２、１４、１６で前記流路２０、２２、２４の幅方向に拡流してシート状の流れを形成すると共に、複層シート２８の全体の厚みはスリット３０の開度をスリット調整ボルト３２で調整することにより行う。
【００１１】
そして、上記成形ダイ装置１０で複層シート又は複層フィルムを成形する際に、各層の樹脂に大きな樹脂流量差がある場合、換言すると、極めて薄い層（以下、スキン層という）と厚い層（以下、コア層という）から成る複層シート又は複層フィルムの場合には、各層、特にスキン層の幅方向の厚みを均一化することは極めて困難である。たとえ、所望の押出し仕様に最適設計した成形ダイ装置であっても押出し条件（樹脂流量、樹脂温度、樹脂種類等）を変更した時に、同一の成形ダイ装置で対応することは不可能であった。
【００１２】
本発明者は、各層の樹脂に大きな樹脂流量差がある場合の各層の幅方向における層厚の均一化について鋭意研究を重ねた結果、スキン層とその他のコア層との樹脂流量比が所定以下である場合には、成形ダイ装置１０における合流部１８直前のスキン層と該スキン層に隣接するコア層の溶融粘度比を一定の範囲で調整することにより各層、特にスキン層の幅方向の層厚み分布を均一化できることを見いだした。即ち、スキン層の樹脂流量がコア層の樹脂流量合計の１／２５以下である場合には、合流部１８直前におけるスキン層を形成する樹脂の溶融粘度がスキン層に隣接するコア層を形成する樹脂の溶融粘度に対して１．５倍以上３倍以下の溶融粘度比になるように調整する。本発明において、複層シート又は複層フィルムが３層の場合には、スキン層は上層、中間層、下層のいずれでも良く、スキン層が中間層の場合には、高粘度状態のスキン層を低粘度状態のコア層で挟むことにより本発明を達成することができる。また、スキン層が上層又は下層の場合には、２層のコア層のうちスキン層に隣接するコア層が前記溶融粘度比の条件を満足することが必要である。
【００１３】
次に、上記の如く構成した複層シートの成形ダイ装置１０を用いて本発明の複層シート又は複層フィルムの成形方法について説明する。成形する複層シートは、上層にスキン層、中間層及び下層にコア層から構成される例で説明すると共に、スキン層の樹脂流量はその他のコア層の樹脂流量合計の１／２５以下の場合である。
【００１４】
先ず、成形ダイ装置１０の各マニホールド１２、１４、１６には、溶融樹脂を押出す複数の押出機（図示せず）からそれぞれの溶融樹脂が供給される。この供給において、マニホールド１６に供給されるスキン層用の溶融樹脂の樹脂流量は、マニホールド１２、１４に供給されるコア層用の樹脂流量合計の１／２５以下に設定される。
【００１５】
次に、各マニホールド１２、１４、１６に供給された各溶融樹脂は、それぞれの流路を通って合流部１８に至り、合流部１８で各溶融樹脂を複層状に重ね合わせられる。この合流部１８の直前において流路２４を流れるスキン層用の溶融樹脂の溶融粘度が流路２２を流れるコア層用の溶融樹脂の溶融粘度に対して１．５倍以上３倍以下の溶融粘度比になるように設定する。設定の溶融粘度比を得る方法としては、異なる粘度を有する原料樹脂の中から前記溶融粘度比になる樹脂を選択してもよいし、又は、各マニホールド１２、１４、１６或いは各流路２０、２２、２４を加熱する加熱手段を設けて、合流部１８直前における各溶融樹脂の樹脂温度を調整してもよい。
【００１６】
ところで、このスキン層と該スキン層に隣接するコア層の溶融粘度比の関係において、溶融粘度比を１．５倍以下に設定すると、スキン層の幅方向中央部が厚く、両端部が薄くなる傾向が大きい。即ち、各層を形成する樹脂流量に差が小さい時、即ち各層の厚みが同程度である場合には溶融粘度が同じでも厚み分布が発生しにくく、各層の境界面の安定性の点から厚みムラをなくすためには各層の溶融粘度を同じにすることが好ましい。しかし、各層の厚み差が大きくなるに従って、成形ダイ装置１０のダイ幅（複層シート２８の幅方向に同じ）方向の圧力バランスが崩れ、通常はダイ幅方向の中央部に比べて両端部の圧力が低くなり、各層の溶融粘度を同じにしたのでは特にスキン層の層厚分布が大きくなる。この傾向は、スキン層の溶融樹脂の溶融粘度が小さい場合に特に顕著である。その結果、スキン層は中央部が厚く、両端部が薄い層厚分布となる。一方、溶融粘度比を３倍以上に設定すると、合流部１８での各層の境界面、特にスキン層とコア層との境界面が不安定になり微細な凸凹状の厚みムラが大きくなる。
【００１７】
最後に、合流部１８で複層状に重ね合わされた各溶融樹脂は、スリット３０から冷却ドラム３６上に押し出される。この場合、複層シート２８の全体の厚みが１〜２００μ、好ましくは１０〜１００μになるようにスリット開度を設定することがよい。
これにより、複層シートの幅方向に渡って各層の厚み、特にスキン層の厚みも均一化できると共に、各層の境界面に微細な凸凹状の厚みムラも発生しない。 このように、本発明によれば、成形ダイ装置１０で複層シート２８を成形する際に各層の樹脂流用に大きな差があっても、各層、特にスキン層の幅方向の厚みを均一化できる。
【００１８】
従って、複層シート又は複層フィルムの幅方向に渡って各層の厚みを均一にできるので、高品質な複層シート又は複層フィルムを安定して製造することができる。また、複層シート又は複層フィルムの幅方向両端である耳部の裁断量が減少するので歩留りが向上する。また、製造ロットの変更により押出し条件が変わっても同一の成形ダイ装置を使用することができるので、生産性が向上すると共に、装置スペースも小さくできる。更には、非常に薄い層を有する複層シート又は複層フィルムの製造も可能になった。
【００１９】
【実施例】
以下に本実施の形態で説明した成形ダイ装置を用いて３層から成る複層シートを成形した実施例を説明する。
本実施例ではスキン層とコア層の溶融粘度比を得る方法として、異なる粘度を有する原料樹脂の中から前記溶融粘度比になる樹脂を選択して行った。選択した樹脂の溶融粘度は表１の通りである。
【００２０】
【表１】

ここで、樹脂の溶融粘度は、いずれも剪断速度１０００ｓｅｃ^−１、樹脂温度３００°Ｃにおいて、キャピラリーレオメータ（Ｌ／Ｄ＝１０）で測定した数値である。また、中間層には、層厚の識別が容易になるように色味顔料を添加して着色した。
【００２１】
また、複層シートを構成する３層の樹脂構成或いは樹脂流量等の押出し条件については、表２に示すように、本実施例、比較例（１）、比較例（２）及び比較例（３）の４つの試験区について行った。
【００２２】
【表２】

表２において、
本実施例は、本発明の方法に従って条件を設定したものであり、３層から成る複層シート２８のうち、スキン層である上層２８Ａ（図２参照）を形成する上層樹脂は、溶融粘度が１２００ｐｏｉｓｅのローデンシチィーポリエチレン（ＬＤＰＥ１）を用い、樹脂流量は１５ｋｇ／時間とした。コア層である中間層２８Ｂを形成する中間層樹脂とコア層である下層２８Ｃを形成する下層樹脂は、溶融粘度が６００ｐｏｉｓｅのローデンシチィーポリエチレン（ＬＤＰＥ２）を用い、流量は２００ｋｇ／時間とした。即ち、スキン層の樹脂流量とコア層の樹脂流量合計との比を１：２７に設定すると共に、合流部１８直前でのスキン層の溶融粘度がスキン層に隣接するコア層の溶融粘度に対して２倍の溶融粘度比になるように設定したものである。
【００２３】
比較例（１）は、上層、中間層、下層を形成する樹脂ともに、溶融粘度が６００ｐｏｉｓｅのローデンシチィーポリエチレン（ＬＤＰＥ２）を用い、樹脂流量は上層を１５ｋｇ／時間、中間層と下層を２００ｋｇ／時間とした。即ち、スキン層の樹脂流量とコア層の樹脂流量合計との比を１：２７に設定し、合流部１８直前でのスキン層の溶融粘度がスキン層に隣接するコア層の溶融粘度に対して１倍の溶融粘度比になるように設定し、溶融粘度比が本発明の下限である溶融粘度比１．５より小さくなるようにしたものである。
【００２４】
比較例（２）は、上層を形成する上層樹脂は溶融粘度が２０００ｐｏｉｓｅのローデンシチィーポリエチレン（ＬＤＰＥ３）を用い、樹脂流量を１５ｋｇ／時間とした。また、中間層、下層を形成する中間層樹脂と下層樹脂は共に、溶融粘度が６００ｐｏｉｓｅのローデンシチィーポリエチレン（ＬＤＰＥ２）を用い、樹脂流量は共に２００ｋｇ／時間とした。即ち、スキン層の樹脂流量とコア層の樹脂流量合計との比を１：２７に設定し、合流部１８直前でのスキン層の溶融粘度がスキン層に隣接するコア層の溶融粘度に対して３．３倍の溶融粘度比になるように設定し、溶融粘度比が本発明の上限である溶融粘度比３より大きくなるようにしたものである。
【００２５】
比較例（３）は、上層、中間層、下層を形成する樹脂ともに、溶融粘度が６００ｐｏｉｓｅのローデンシチィーポリエチレン（ＬＤＰＥ２）を用い、樹脂流量は上層が５０ｋｇ／時間、中間層、下層は共に２００ｋｇ／時間とした。即ち、スキン層の樹脂流量とコア層の樹脂流量合計との比を１：８に設定し、本発明の樹脂流量比１／２５以下を越えるようにした。また、合流部１８直前でのスキン層の溶融粘度がスキン層に隣接するコア層の溶融粘度に対して１倍の溶融粘度比になるように設定し、溶融粘度比が本発明の下限である溶融粘度比１．５より小さくなるようにしたものである。
【００２６】
その他の押出し条件であるダイ幅１０００ｍｍ、ライン速度１５０ｍ／分は、本実施例、比較例（１）、比較例（２）及び比較例（３）ともに同じとした。
また、成形ダイ装置１０による押出し試験は、次の通りおこなった。即ち、本実施例、比較例（１）、（２）、（３）に示す押出し条件で、３層の溶融樹脂を押出して複層シート２８を形成する。次に、複層シート２８全体の厚みが複層シート２８の幅方向で均一になるようにスリット３０開度を調整ボルト３２で調整した。その後、再度、本実施例、比較例（１）、比較例（２）及び比較例（３）に示す押出し条件で複層シート２８を成形した。そして、本実施例、比較例（１）、比較例（２）及び比較例（３）で成形された各複層シート２８の断面を顕微鏡で観察しながら複層シート２８を構成する各層２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃの幅方向の厚み分布を測定して厚み分布を評価すると共に、合わせて厚みムラを評価した。
【００２７】
上記の条件にて実施した評価結果を表３に示す。
【００２８】
【表３】

表３の評価結果から分かるように、本実施例の場合、複層シート２８を構成する各層ともに厚み分布が±１μと非常に小さく、顕微鏡による断面写真でも図２に示すように各層２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃとも複層シート２８の幅方向において均一な厚みを得ることができた。また、断面写真から分かるように、各層の境界面に厚みムラが発生しなかった。
【００２９】
これに対し、樹脂流量比は本実施例と同様に１／２６であるが、溶融粘度比が１で本発明の溶融粘度比の下限１．５以下である比較例（１）の場合は、コア層の厚み分布は本実施例と同等であったが、スキン層である上層の厚み分布が±３μと大きかった。また、断面写真の図３から分かるように、各層が下側にやや湾曲して成形されると共に、上層は中央部が厚く両端部が薄い厚み分布を示し、スキン層の両端部まで溶融樹脂が広がっていない状態であった。
【００３０】
また、樹脂流量比は本実施例と同様に１／２６であるが、溶融粘度比が３．３で本発明の溶融粘度比の上限３以上である比較例（２）の場合は、スキン層の厚み分布が±２μと比較例（１）に比べて小さかったものの、断面写真の図４から分かるように、スキン層とコア層の境界面には凸凹状の厚みムラが発生していた。
また、溶融粘度比が１で本発明の溶融粘度比の下限１．５以下であるが、樹脂流量比を１／８にして本発明の樹脂流量比１／２５以下より大きくした比較例（３）の場合には、特に図示しなかったが、各層ともに厚み分布は均一になっており、各層の境界面に厚みムラも発生しなかった。しかし、樹脂流量比が１／２５より大きい場合に、溶融粘度比を大きくしていくと厚みムラが発生し易くなる傾向がある。このことから樹脂流量比が１／２５以下の場合に限定して溶融粘度比を１．５以上３以下にすることが必要である。
【００３１】
上記した評価結果から分かるように、スキン層の樹脂流量がコア層の樹脂流量合計の１／２５以下である場合には、合流部直前におけるスキン層を形成する樹脂の溶融粘度がスキン層に隣接するコア層を形成する樹脂の溶融粘度に対して１．５倍以上３倍以下の溶融粘度比になるように調整することにより、各層の幅方向の厚みを均一化でき、しかも各層の境界面に厚みムラのない複層シートを成形することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の複層シート又は複層フィルムの成形方法によれば、シート又はフィルムの幅方向に渡って複層シート又は複層フィルムを構成する各層の厚みを均一にできる。
従って、高品質、高歩留りの複層シート又は複層フィルムを製造することができる。また、製造ロットの変更により押出し条件が変わっても同一の成形ダイ装置を使用することができるので、生産性が向上すると共に、装置スペースも小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の複層シート又は複層フィルムの成形方法を適用する成形ダイ装置の側面断面図
【図２】図２は、本実施例における複層シートの断面図で耳部カット後、厚み方向に拡大した図
【図３】図３は、比較例（１）における複層シートの断面図で耳部カット後、厚み方向に拡大した図
【図４】図４は、比較例（２）における複層シートの断面図で耳部カット後、厚み方向に拡大した図
【符号の説明】
１０…成形ダイ装置
１２、１４、１６…マニホールド
１８…合流部
２０、２２、２４…流路
２８…複層シート
３０…スリット
３２…スリット調整ボルト
３６…冷却ドラム

Claims (4)

1. 複数のマニホールドに供給された溶融樹脂を、それぞれの流路を介して合流部に合流し、該合流部で各溶融樹脂を複層状に重ね合わせてスリットから外部に押出して複層シート又は複層フィルムを成形する複層シート又は複層フィルムの成形方法に於いて、
   前記複層シート又は複層フィルムを構成する各層のうちの１層を形成する樹脂流量が他層を形成する樹脂流量合計の１／２５以下であると共に、前記合流部直前において、前記１層の樹脂の溶融粘度が該１層の樹脂に隣接する前記他層の樹脂の溶融粘度に対して１．５倍以上３倍以下の溶融粘度比になるように調整することを特徴とする複層シート又は複層フィルムの成形方法。
2. 前記溶融粘度比の調整は、異なる溶融粘度を有する原料樹脂の中から前記溶融粘度比になる樹脂を選択することにより行うことを特徴とする請求項１の複層シート又は複層フィルムの成形方法。
3. 前記溶融粘度比の調整は、前記合流部直前における前記各層を形成する樹脂の温度を変えることにより行うことを特徴とする請求項１の複層シート又は複層フィルムの成形方法。
4. 前記複層シート又は複層フィルムは、複層ポリオレフィン樹脂のシート又はフィルムであることを特徴とする請求項１の複層シート又は複層フィルムの成形方法。

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