JP3984391B2

JP3984391B2 - インフレーションフィルム成形装置および成形方法

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Publication number: JP3984391B2
Application number: JP10003699A
Authority: JP
Inventors: 辰也砂本; 淳夫吉川
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2019-04-07
Also published as: JP2000289106A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、皺や折れ筋が発生することなく、平滑で商品価値の高いフィルムが得られるインフレーションフィルム成形装置と成形方法に関する。特に本発明は、光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマー（以下、これを熱可塑性液晶ポリマーと称することがある）を使用する場合に特に効果を発揮する成形装置と成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性液晶ポリマーは、機械的強度、電気的性質、耐熱性、耐薬品性、寸法安定性などに優れた性能を示す。従って、特に電子分野において、絶縁材料、プリント基板材料、積層材料などとして注目され、その他の分野でも、耐熱性が要求される用途、例えば耐熱積層材料などの用途が期待されている。
【０００３】
図１は、一般的なインフレーションフィルム成形装置の概略を示す。この装置によれば、原料の熱可塑性樹脂がダイ１の環状スリット１１から溶融状態で押出されて環状フィルム２となる。このフィルム２は、内部空間に供給された空気などの気体の圧力により膨張して延伸され、同時に外表面が冷却されて、延伸された円筒状フィルム、つまりバブル３となる。この円筒状フィルム３は、樹脂押出方向の下流側が互いに近接するように傾斜する平板からなる一対のガイド部材４により案内されて、徐々に偏平にされる。その後、下流側に配設した一対のニップロール７により、平面状に折り畳まれて外方に引き取られる。このニップロール７は、通常ゴムロールと金属ロールの組合せからなる。これらロール７は、その押え圧により前記フィルム３内の気体をシールする機能と、このフィルム３を平面状に折り畳みながら引き取る機能とを有する。そして、折り畳まれたフィルム３の幅方向の両端部をレザ一ナイフなどにより切り開いて平膜状の２枚のフィルムとして巻き取ったり、または切り開かずにそのまま袋状のフィルムとして巻き取ったりする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記インフレーションフィルム成形装置により成形したフィルムが剛直である場合、ガイド部材４の内方で円筒状フィルム３に皺や折れ筋の原因となる周期的な振動が発生する。この現象は、例えば熱可塑性液晶ポリマーから得られる円筒状フィルムのように、剛直で硬く、成形時に内圧を高める必要がある場合に顕著にみられる。すなわち、円筒状フィルム３がニップロール７を通過する際にそれに伴ってフィルム３内の気体が抜けるが、同図のように、フィルム３内の気体が抜けないで滞留すると気体の向きＶとは反対方向Ｖｒへの気体の流れが発生する。これが繰り返されて内圧の変動が起こる。
【０００５】
さらに、ニップロール７による引き取り時に、フィルム３をガイド部材４で案内するとき、このフィルム３はガイド部材４に接触して摩擦抵抗を受け、続いてスリップしながら引き取られるという過程を繰り返す。また、このとき発生する衝撃が円筒状フィルム３から環状フィルム２に伝わり、次いでフィルム３よりニップロール７側に伝わり、さらに、ニップロール７で反射され、フィルム３よりフィルム２に伝わる過程を繰り返し、フィルム３に定常波を作るような振動数υの振動が発生する。この振動数υは、フィルム引き取り時の張力、ガイド部材４とフィルム３の接着面積、ダイ１とニップロール７との間隔に比例するが、一般的には１．５〜１０Ｈｚである。そして、このような振動が起こると、フィルム３に弛みが発生し、この弛みによりニップロール７で引き取られた後のフィルム３に皺や折れ筋が生じて商品価値を損なう。これは、特に剛直な熱可塑性液晶ポリマーフィルムの場合に顕著に現れる。
【０００６】
以上の不都合を解消するため、従来では、円筒状フィルムの膨張開始部とガイド部材との間に、フィルムを保温する保温筒を配設する方法（特開平４−５３７２８号公報）や、円筒状フィルムの下流側に液体浴を設置して、フィルムを浸漬させる手段（特開平４−２８６６２６号公報）、また引き取り用安定板（ガイド部材）に気体吹き出し口を設け、フィルムを内側に変形させながら引き取る方法（特開平４−７１２０号公報）などが提案されている。しかし、これらの方法によっても、フィルムの振動に起因する弛みを抑制する効果は得られない。
【０００７】
本発明の目的は、熱可塑性液晶ポリマーを使用して得られる剛直なフィルムにおいても、得られるフィルムに弛みが発生するのを効果的に抑制して、皺や折れ筋のない平滑で商品価値の高いフィルムが安定して得られるインフレーションフィルム成形装置と成形方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のインフレーションフィルム成形装置は、ダイとニップロールの間に、円筒状フィルムとの接触により回転しながら円筒状フィルムを案内するローラと、フィルムに発生する振動を該ローラを介して吸収する振動吸収機構とを配設している。
【０００９】
本発明のインフレーションフィルム成形方法は、円筒状フィルムとの接触によって回転するローラにより円筒状フィルムを案内し、かつ、フィルムに発生する振動を上記ローラを介して吸収しながら引き取る。
【００１０】
本発明の装置と方法によれば、ニップロールによる引き取り時に、ローラが回転しながら円筒状フィルムを案内するので、このフィルムの摩擦抵抗が低減されて滑らかに案内される。つまり、従来のガイド部材を用いる場合はフィルムに摩擦がかかって、これが振動の発生原因となっていたのに対し、回転するローラを用いることにより、摩擦抵抗が少なくなって振動の発生が抑制される。また、フィルムに振動が発生しても、この振動は振動吸収機構により吸収される。よって、振動し易い熱可塑性液晶ポリマーフィルムのような剛直なフィルムにおいても、フィルムは振動を吸収しながら滑らかに引き取られるので、フィルムに弛みが発生するのが抑制されて、皺や折れ筋が発生することなく、平滑で商品価値の高いフィルムが安定して得られる。
【００１１】
上記の装置や方法においては、原料樹脂として熱可塑性液晶ポリマーを用いることができる。これによれば、熱可塑性液晶ポリマーが有する機械的強度、電気的性質、耐熱性、耐薬品性などに優れた性能をもち、かつ、皺や折れ筋のない平滑で商品価値の高いフィルムが得られる。
【００１２】
ここで、使用する熱可塑性液晶ポリマーは特に限定されるものではないが、以下に例示する（１）から（４）に分類される化合物とその誘導体から導かれる公知のサーモトロピック液晶ポリエステルおよびサーモトロピック液晶ポリエステルアミドを挙げることができる。但し、光学的に異方性の溶融相を形成し得るポリマーを得るためには、各々の原料化合物の組み合わせには適当な範囲があることは言うまでもない。
【００１３】
（１）芳香族または脂肪族ジヒドロキシ化合物（代表例は表１参照）
【００１４】
【表１】

【００１５】
(２）芳香族または脂肪族ジカルボン酸（代表例は表２参照）
【００１６】
【表２】

【００１７】
（３）芳香族ヒドロキシカルボン酸（代表例は表３参照）
【００１８】
【表３】

【００１９】
（４）芳香族ジアミン、芳香族ヒドロキシアミンまたは芳香族アミノカルボン酸（代表例は表４参照）
【００２０】
【表４】

【００２１】
これらの原料化合物から得られる熱可塑性液晶ポリマーの代表例として表５に示す構造単位を有する共重合体（ａ）〜（ｅ）を挙げることができる。
【００２２】
【表５】

【００２３】
また、本発明に使用される熱可塑性液晶ポリマーとして、フィルムの所望の耐熱性および加工性を得る目的においては、約２００〜約４００℃の範囲内、とりわけ約２５０〜約３５０℃の範囲内に融点を有するものが好ましいが、フィルム製造の観点からは、比較的低い融点のものが好ましい。
【００２４】
以上の装置や方法において、振動吸収機構により吸収する振動の振動数は、通常の１．５〜１０Ｈｚである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の成形装置および成形方法を図面に基づいて説明する。
図２は本発明のインフレーションフィルム成形装置の一実施形態を概略的に示す正面図であり、原料の溶融樹脂をダイ１の環状スリット１１より上向きに押出す場合を示している。ダイ１の環状スリット１１から溶融押出しされた熱可塑性樹脂は、環状フィルム２となる。また、この環状フィルム２は、内方空間に空気などの気体が供給されて圧力により膨張し延伸され、同時に外表面が冷却されて、延伸された円筒状フィルム３が形成される。
【００２６】
前記の円筒状フィルム３は、これの外面との接触により回転するフリーのローラ５で案内され、徐々に偏平に析り畳まれながら、上方に設けた一対のニップロール７で引き取られる。この後、ガイドローラ９で外方に取出されて商品フィルムとなる。
【００２７】
図２の実施形態では、円筒状フィルム３の左右両外側に一対の支持板８、８を下部側が広がり、上部側が近接するように傾斜状に配設して、これら支持板８のフィルム３と対向する内面側に前記ローラ５の複数個を回転自由に支持している。また、各ローラ５は、図３のように、そのローラ軸５２が水平に設定されており、複数のローラ５が上下方向に所定間隔で配置されている。
【００２８】
各ローラ５は、ベアリング５１を介して前記ローラ軸５２に相対回転自在に設けられ、このローラ軸５２の両端に取付けたピストン５３と、各ローラ５の両端に配設した振動吸収機構６により、各ローラ５を支持板８に支持させる。
【００２９】
前記の振動吸収機構６としては、例えば図４のように、内部に空気室６１を形成したゴムのような弾性材料からなる伸縮自在なダイアフラム６２を用い、これに支持具６３と固定具６４を介して前記ピストン５３を支持させる。ダイアフラム６２自身の変形抵抗により、ローラ５の上下方向２１の移動に対する抵抗が作用し、ダイアフラム６２の変形に伴う空気室６１の圧力変化により、ローラ５の左右方向２２の移動に対して抵抗が作用する。
【００３０】
そして、図２に示すニップロール７による円筒状フィルム３の引き取り時には、このフィルム３が各ローラ５と線接触し、各ローラ５が上下へ移動するフィルム３との接触により回転駆動力を受けてフリー回転しながら、フィルム３をニップロール７側に案内する。このため、フィルム３の各ローラ５との接触面の摩擦抵抗が減少する。また引き取り時に、フィルム３に上下方向２１および左右方向２２の振動が発生しても、この振動に追従する各ローラ５のピストン５３の動きにより、振動吸収機構６のダイアフラム６２が変形しながら振動を吸収して、振動に起因する弛みがフィルム３に発生するのを防止する。さらに、引き取り時に、振動を吸収し、かつ各ローラ５をフリー回転させてフィルム３を滑らかに引き取ることにより、フィルム３の内圧変動が少なくなって、フィルム３が均一に膨張され、その径の変動が少なくなる。よって、熱可塑性液晶ポリマーフィルムのような剛直なフィルムにおいても、フィルム３への弛みの発生が効果的に抑制されて、皺や折れ筋が発生することなく、平滑で商品価値の高いフィルムが得られる。
【００３１】
上記の各ローラ５は、熱伝導性が低く、かつ溶融樹脂温度での摩擦抵抗が少ない材質のものが望ましい。これを使用すれば、フィルム引き取り時に円筒状フィルム３への弛みの発生がより抑制されて、このフィルム３に皺や折れ筋が発生するのを一層効果的に防止できる。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるものではない。なお、以下の実施例において、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点、および膜厚の評価は以下の方法により行った。
【００３３】
（１）融点
示差走査熱量計を用いて、フィルムの熱挙動を観察して得た。すなわち、供試フィルムを２０℃／分の速度で昇温して完全に溶融させた後、溶融物を５０℃／分の速度で５０℃まで急冷し、再び２０℃／分の速度で昇温した時に現れる吸熱ピークの位置を、フィルムの融点として記録した。
【００３４】
（２）膜厚
デジタル厚み計（株式会社ミツトヨ製、ＬＶＤＴ）を用い、得られたフィルムをＴＤ方向に１ｃｍ間隔で１０点測定し、平均値を膜厚とした。
【００３５】
実施例１
図２に示す成形装置を使用して、インフレーションフィルムを製造した。原料として、ｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸の共重合物で、融点２８０℃の熱可塑性液晶ポリマー（ヘキストセラニーズ製、ＶＥＣＴＲＡ９００Ｆ）のペレットを、予め１５０℃の温度で６時間加熱して乾燥し、６０ｍｍ¢押出機を用いて２９０〜３１０℃で溶融押出しし、直径２５ｍｍの環状スリット（間隙０．６ｍｍ）より吐出させて環状フィルムを形成した。この後、環状フィルムを、その外表面を冷却しながら、内部空間に空気を供給し、内圧により膨張し延伸させて円筒状フィルムを形成した。そして、この円筒状フィルムを５つのローラにより案内させながら、ニップローラにより引き取った。このとき、ダイの環状スリットの出口とニップロール間の距離は３００ｃｍであった。各ローラとしては、外表面に摩擦抵抗の少ないシルバーストーンを塗工したステンレス製で、外径５０ｍｍのものを用いた。また、ダイアフラムとしては、厚さ２ｍｍのブチレンゴム製のものを用い、その内部の空気圧は０．７Ｋｇ／ｃｍ²（ゲージ圧）であった。
【００３６】
以上の各ローラおよびダイアフラムを用いることにより、円筒状フィルムを安定して滑らかに引き取ることができ、皺や折れ筋のない平滑で商品価値の高いフィルムが得られた。このフィルムの平均膜厚は５０μｍであり、円周方向の膜厚の最大値と最小値の差は、７μｍであった。
【００３７】
比較例１
実施例１のローラに変えて、金属製の平板を使用した以外は、実施例１と同様な条件でインフレーションフィルムを製造した。これによると、引き取り時に円筒状フィルムに周期的な振動が発生して、フィルムの安定した滑らかな引き取りができなかった。また、得られたフィルムの平均膜厚は５０μｍであり、円周方向の膜厚の最大値と最小値の差は、１６μｍと大きくて均一性が悪く、またフィルムには皺や折れ筋が発生した。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、熱可塑性液晶ポリマーフィルムのような剛直なフィルムにおいても、フィルム引き取り時に弛みが発生するのを効果的に抑制できるので、皺や析れ筋のない平滑で商品価値の高いフィルムを安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のインフレーションフィルム成形装置を概略的に示す正面図である。
【図２】本発明にかかる成形装置の一実施形態を概略的に示す正面図である。
【図３】ローラの配置例を示す正面図である。
【図４】振動吸収機構の一実施形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１…ダイ、２…環状フィルム、３…円筒状フィルム、５…ローラ、６…振動吸収機構、７…ニップロール。

Claims

原料樹脂をダイを通して溶融押出して環状フィルムを形成し、環状フィルムを冷却しながらその内方空間に気体を供給し、内圧により膨張させ延伸して形成した円筒状フィルムを平面状に折り畳みながら一対のニップロールによって引き取るインフレーションフィルム成形装置において、
上記ダイとニップロールの間に、上記円筒状フィルムとの接触により回転しながら円筒状フィルムを案内するローラと、フィルムに発生する振動を上記ローラを介して吸収する振動吸収機構とが配設されていることを特徴とするインフレーションフィルム成形装置。
請求項１において、原料樹脂が光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーであるインフレーションフィルム成形装置。
請求項１または２において、吸収する振動の振動数が１．５〜１０Ｈｚであるインフレーションフィルム成形装置。
原料樹脂を溶融押出して環状フィルムを形成し、この環状フィルムを冷却しながらその内方空間に気体を供給して、内圧により膨張させて延伸した円筒状フィルムを形成し、これを平面状に折り畳みながら引き取るインフレーションフィルム成形方法において、
上記円筒状フィルムの引き取り時に、円筒状フィルムとの接触によって回転するローラにより円筒状フィルムを案内し、かつ、フィルムに発生する振動を上記ローラを介して吸収しながら引き取ることを特徴とするインフレーションフィルム成形方法。
請求項４において、原料樹脂が光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーであるインフレーションフィルム成形方法。
請求項４または５において、吸収する振動の振動数が１．５〜１０Ｈｚであるインフレーションフィルム成形方法。