JP4340807B2 - フィルム又はラミネート物の製造方法及び装置 - Google Patents

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Description

本発明は、フィルム又はラミネート物の製造方法及び装置に係り、特に、押出ダイの近傍に熱的に不安定なガスを吹き出すガス吹出器を備えたフィルム又はラミネート物の製造方法及び装置に関する。
写真印画紙用支持体等のラミネート物を製造する場合、押出ダイからポリオレフィン等の熱可塑性樹脂を溶融状態で膜状にして押し出し、これを紙等の支持体に被覆し、ニップローラと冷却ローラとで圧着する方法が広く採用されている。また、支持体を用いずに、溶融状態の熱可塑性樹脂を冷却ローラに直接押し出してフィルムを形成するフィルム形成方法も広く行われている。
このようなフィルムやラミネート物の製造において、押出ダイの近傍に設けられたガス吹出器から様々な目的で様々な種類のガスを吹き出すようにしている。例えば、特許文献１には、支持体にラミネートされた樹脂膜の表面に微細な細孔（以下、「クレータ」と称す）が生じる故障を軽減するために、樹脂膜を透過し易いガスを支持体と樹脂膜とがニップされるニップ点方向に吹き出すようにしている。また、特許文献２には、臭気を防止するために冷却ローラ側の樹脂膜面に向けて不活性ガスを吹き出し、支持体と樹脂膜の接着性を増すために支持体側の樹脂膜面に向けてオゾンガスを吹き出すようにしている。
しかし、押出ダイからは溶融状態にある高温の熱可塑性樹脂が押し出されるので、熱可塑性樹脂の樹脂膜から揮発する例えばオリゴマー等の揮発成分がガス吹出器に汚れとなって付着・蓄積し、その付着物の一部が、冷却ローラやニップローラ、或いは支持体、製品等に落下し、ローラや製品等を汚してしまうという問題がある。特に揮発物が製品に落下した場合には、製品外観を損なうだけでなく製品品質の低下を招く。更には、揮発成分が冷却ローラやニップローラに直接付着してローラを汚すこともある。また、その際には、製造ラインを一旦停止して掃除しなくてはならず、生産性が著しく低下する。
そこで、本出願人は特許文献３において、ガス吹出器をヒーターで覆い、ガス吹出器を揮発成分の揮発温度以上に加熱することによって、ガス吹出器に揮発成分が付着するのを防止することを提案した。
特開昭６３−２４６２２７号公報 特許２７４９３８１号公報 特開２００２−３１６３５０号公報
しかしながら、オゾンガス等のガスのように、熱に不安定で分解し易いガスの場合にガス吹出器をヒーターで加熱すると、ヒーターの熱でガスが分解してしまうため、ガスの吹き出しの効果を十分に達成できないという欠点がある。
ガス吹出器を加熱しないで揮発成分がガス吹出器に付着するのを防止する方法としては、オリゴマー等の揮発成分を含まないガスをガス吹出器に吹き付ける方法なども考えられるが、揮発成分を含まないガス用の吹出器を別途設けるか、あるいはオゾンガス用のガス吹出器と一体的にするにはノズル口を複数設けなくてはならず、ノズル断面積の増加、設備費の増加を伴う。また、オリゴマー等の揮発成分の支持体等への落下防止として、オリゴマー吸着テープを用いてオリゴマーが落下しないような方法も考えられるが、長時間的な安定性の面で問題がある。このように、従来はこれといった解決方法がなかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ガス吹出器から熱的に不安定なガスを吹き出す場合でも、ガス吹出器、ローラ、支持体、製品等に揮発成分の付着による汚れを発生させることがなく、しかもガス吹き出しの効果を確実に達成することのできるフィルム又はラミネート物の製造方法及び装置を提供することを目的とする。
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、樹脂製のフィルム、又は支持体に樹脂膜をラミネートしたラミネート物を製造する際に、押出ダイから溶融状態の熱可塑性樹脂を膜状に押し出すと共に、前記押出ダイの近傍に配置されたガス吹出器から熱的に不安定なガスを吹き出しながら製造するフィルム又はラミネート物の製造方法において、前記ガス吹出器をカバーで覆って該カバーのみを前記押し出された熱可塑性樹脂から揮発する揮発成分の揮発温度以上に加熱する一方、前記ガス吹出器を強制的に冷却することを特徴とする。
請求項１によれば、ガス吹出器をカバーで覆って該カバーのみを押出ダイから押し出された熱可塑性樹脂から揮発する揮発成分の揮発温度以上に加熱する一方、ガス吹出器を強制的に冷却するようにしたので、ガス吹出器から吹き出すガス温度を低温度に保ったままガス吹出器への揮発成分の付着・蓄積を防ぐことができる。これにより、ガス吹出器から熱的に不安定がガスを吹き出す場合でも、ガス吹出器、ローラ、支持体、製品等に揮発成分の付着による汚れを発生させることがなく、しかもガス吹き出しの効果を確実に達成することができる。
請求項２は請求項１において、前記熱的に不安定なガスはオゾンガスであることを特徴とする。オゾンガスは支持体と樹脂膜の接着性を増して製品品質を向上させる上で重要なガスであるが、熱的に極めて不安定であるために、その吹き出し効果を十分に発揮できなかったためである。
本発明の請求項３は前記目的を達成するために、樹脂製のフィルム、又は支持体に樹脂膜をラミネートしたラミネート物を製造する際に、押出ダイから溶融状態の熱可塑性樹脂を膜状に押し出すと共に、前記押出ダイの近傍に配置されたガス吹出器から熱的に不安定なガスを吹き出しながら製造するフィルム又はラミネート物の製造装置において、前記ガス吹出器を空間部を介在させて覆うカバーと、前記カバーを加熱する加熱手段と、前記ガス吹出器を冷却する冷却手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項３は、請求項１のフィルム又はラミネート物の製造方法を実施するための装置構成であり、カバーを加熱手段で加熱する一方、ガス吹出器を冷却手段で冷却することにより、吹き出しガスの温度上昇を防止しつつ揮発成分がガス吹出器に付着することを防止できる。この場合、カバーとガス吹出器との間に空間を形成し、カバーを加熱する熱がガス吹出器に伝熱されにくくしたので、ガス吹出器を効率的に冷却することができ、これにより吹き出すガスを低温に維持できる。
請求項４は請求項３において、前記ガス吹出器と前記カバーとの間の空間部に断熱材を充填することを特徴とする。
請求項４によれば、ガス吹出器とカバーとの間の空間に断熱材を充填するようにしたので、ガス吹出器から吹き出すガスを一層低温に維持できる。
以上説明したように、本発明のフィルム又はラミネート物の製造方法及び装置によれば、ガス吹出器から熱的に不安定なガスを吹き出す場合でも、ガス吹出器、ローラ、支持体、製品等に揮発成分の付着による汚れを発生させることがなく、しかもガス吹き出しの効果を確実に達成することができる。
以下添付図面に従って本発明に係るフィルム又はラミネート物の製造方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は、本発明の一例としてラミネート物の製造装置１０の全体構成を概念的に示した構成図であり、図２は斜視図である。また、本発明の実施の形態では、ガス吹出器から吹き出す熱的に不安定なガスとしてオゾンガスを使用し、このオゾンガスで支持体と樹脂膜の接着性を向上させる例で説明する。尚、熱的に不安定なガスはオゾンガスに限定されるものではなく、樹脂製のフィルム、又は支持体に樹脂膜をラミネートしたラミネート物を製造する際に使用されるガスで、熱的に不安定なガスの全てが含まれる。
図１及び図２に示すように、溶融状態の熱可塑性樹脂の樹脂膜１２が押し出される押出ダイ１４の下方には、冷却ローラ１６とニップローラ１８とが平行に隣接配置されると共に、冷却ローラ１６を挟んでニップローラ１８の反対側には、剥離ローラ２０が冷却ローラ１６に平行して隣接配置される。更に、ニップローラ１８を挟んで冷却ローラ１６の反対側には、バックアップローラ２２が設けられる。そして、走行する帯状の支持体２４に、冷却ローラ１６とニップローラ１８とが接するニップ点１９において押出ダイ１４から押し出された樹脂膜１２が被覆されながらニップされる。樹脂膜１２が被覆された支持体２４は、樹脂膜側を冷却ローラ１６面に接しながら走行することにより冷却され、剥離ローラ２０により冷却ローラ１６から剥離される。これにより、支持体２４（基材）に樹脂膜１２がラミネートされたラミネート物２６が製造される。
また、押出ダイ１４の近傍であって、走行する支持体２４の上方には、カバー２８で覆われたガス吹出器３０が設けられ、ガス吹出器３０からはオゾンガスが支持体２４に向かって吹き出される。吹き出されたオゾンガスは、支持体２４の走行によって生じる同伴エアに同伴されてニップ点１９の領域に流れて溶融状態の樹脂膜１２に接触する。これにより、樹脂膜１２表面が酸化・活性化させるので、冷却ローラ１６とニップローラ１８とでニップされる樹脂膜１２と支持体２４との接着性を向上させることができる。
尚、本実施の形態ではガス吹出器３０から吹き出したオゾンガスを支持体２４に吹き付けてその同伴風を利用して樹脂膜面に接触するようにしたが、押出ダイ１４から押し出される樹脂膜１２にオゾンガスを直接吹き付けるようにしてもよい。この場合には、図１における樹脂膜１２の右側にガス吹出器３０を配置し、支持体２４と接着される樹脂膜面側にオゾンガスを吹き付ける。
図３は、カバー２８付きのガス吹出器３０の断面図であり、ガス吹出器３０は内部が空洞な直方体状に形成され、その外側には、ガス吹出器３０を覆うカバー２８が設けられると共に、ガス吹出器３０とカバー２８との間には空間部３２が形成される。ガス吹出器３０の上面３０Ａにはガス吹出器３０内にオゾンガスを供給するガス供給管３４がカバー２８を貫通して接続されると共に、その下面（以下「吹き出し面３０Ｂ」という）には支持体２４の幅方向に長いスリット状のノズル口３６が形成される。これにより、ガス供給管３４からガス吹出器３０内に供給されたオゾンガスは、ガス吹出器３０内で圧縮されてノズル口３６から吹き出される。
ガス吹出器３０を覆うカバー２８は、ガス吹出器３０のノズル口３６を塞がないように下端開口２８Ａを有する箱状に形成され、カバー２８の内側面には、カバー２８を加熱する複数のヒーター３８、３８…がカバー２８内面に接触するように設けられ、ヒーター３８は図示しない電源装置に電気的に接続される。また、カバー２８の内側には、ヒーター３８で加熱されたカバー２８の複数箇所の温度を検出する熱電対式の複数の温度検出器４０、４０…が設けられ、検出信号が電源装置に送られる。そして、電源装置は温度検出器４０で測定されたカバー温度の検出信号に基づいて、押出ダイ１４から押し出された溶融状態の樹脂膜１２から揮発する揮発成分の揮発温度よりもカバー温度が高くなるように制御する。これにより、樹脂膜１２の揮発成分（例えばオリゴマー等）がカバー２８に付着してもカバー２８は揮発成分の揮発温度以上に加熱されているので、揮発成分はカバー２８から直ちに揮発する。従って、カバー２８に揮発成分が付着・蓄積されることはないので、カバー２８内に収納されたガス吹出器３０にも揮発成分は付着・蓄積されることはない。ヒーター３８や温度検出器４０をカバー２８の外側に設けることも可能であるが、外側に設けるとガス吹出器３０から吹き出されたオゾンガスでヒーター３８や温度検出器４０が酸化腐食する虞がある。従って、ヒーター３８や温度検出器４０の寿命を考慮すると、カバー２８の内側に設ける方が好ましい。ヒーター３８は電気ヒーターに限定するものではなく、例えばスチームを流す配管をカバー２８の内側に設けて、その中にスチームを流すことでカバー２８を加熱するようにしてもよい。要はカバー２８のみを加熱できるものであればよい。
また、ガス吹出器３０の側面周囲は断面四角状の冷却パイプ４２によって囲まれると共に、冷却パイプ４２には空気又は水を供給する冷媒供給管４４と冷媒排出管４６とが接続される。これにより、ガス吹出器３０は強制的に冷却されるので、カバー２８を加熱してもガス吹出器３０から吹き出すオゾンガスの温度を低温に維持することができる。尚、冷却パイプ４２でガス吹出器３０の側面周囲を囲むようにしたが、更にガス吹出器３０の上面にも冷却パイプ４２を設けるようにしてもよい。
また、冷却パイプ４２の底部及びガス吹出器３０の底面コーナー部分は断熱シート４８、４８を介してカバー２８の底板２８Ｂに支持される。これにより、ヒーター３８の熱やヒーター３８で加熱されたカバー２８の熱がガス吹出器３０や冷却パイプ４２に伝達されるのを抑制し、ガス吹出器３０の温度が上昇するのを防止するので、ガス吹出器３０から吹き出されるオゾンガスを低温に維持し易くなる。この場合、空間部３２に図示しないグラスウール、発泡セラミック等の断熱材を充填すると、ガス吹出器３０から吹き出されるオゾンガスを一層低温に維持し易くなる。但し、グラスウール等のように熱劣化し、支持体２４等に落下する恐れのある断熱材については、断熱材の支持体２４への落下を防止するように封印するなどの手段を手当てすることが必要である。
上記の如く構成したラミネート物の製造装置１０を用いて、ラミネート物２６を製造するには、走行する支持体２４の面に、押出ダイ１４から溶融状態で押し出された熱可塑性樹脂の樹脂膜１２を被覆してから、ニップローラ１８と冷却ローラ１６とで支持体２４と樹脂膜１２とをニップすると共に、ガス吹出器３０からオゾンガスを支持体２４に向けて吹き付けて、樹脂膜１２と支持体２４とがニップされるニップ点１９の領域の空気をオゾンガスで置換する。これにより、樹脂膜１２の表面を酸化・活性化して支持体２４と樹脂膜との接着性の良いラミネート物２６を製造する。
このラミネート物２６の製造において、押出ダイ１４から押し出される熱可塑性樹脂の揮発成分の揮発温度を予め求め、押出ダイ１４から熱可塑性樹脂を押し出す前に、ガス吹出器３０を覆うカバー２８を前記求めた揮発温度以上に加熱しておくようにする。また、ガス吹出器３０を囲む冷却パイプ４２に空気又は水を流してガス吹出器３０を強制的に冷却する。熱可塑性樹脂の揮発成分の揮発温度を求める方法は、測定器（図示せず）で実際に測定してもよく、熱可塑性樹脂に含まれる成分から化学便覧等で調べても良い。また、ガス吹出器３０のノズル口３６におけるオゾンガス濃度が支持体２４と樹脂膜１２の接着効果を達成できるに足る濃度である必要があるが、オゾンガスは熱により分解し易く、温度上昇により指数関数的に分解速度が速くなる。従って、ガス吹出器３０を何度以下に強制的に冷却すればよいかは次のように設定することが好ましい。即ち、オゾンガスのガス吹出器３０内での滞留時間、ガス吹出器３０内の雰囲気温度により分解するオゾン量が計算により求まるので、この分解量を考慮してガス吹出器３０から吹き出されるオゾンガス濃度が前述した支持体２４と樹脂膜１２の接着効果を達成するに必要なオゾンガス濃度になるように設定する。
このように、本発明では、ガス吹出器３０をカバー２８で覆って該カバー２８を押し出された熱可塑性樹脂から揮発する揮発成分の揮発温度以上に加熱する一方、ガス吹出器３０を強制的に冷却するようにしたので、ガス吹出器３０から熱的に不安定なガスを吹き出す場合でも、ガス吹出器３０、ローラ１６、１８、２０、２２及び図示しない搬送ローラ等、支持体２４、ラミネート物２６等に揮発成分の付着による汚れを発生させることがなく、しかもガス吹き出しによる支持体２４と樹脂膜１２の接着効果を確実に達成することができる。この場合、ガス吹出器３０から吹き出すガスのガス流速は、揮発成分がガス吹出器３０の方向へ誘引される誘引力の大きさに影響するので、ノズル口３６から吹き出されるオゾンガスのガス流速は５０ｍ／秒以下であることが好ましい。これにより、ノズル口３６からのガス吹き出しによる負圧を小さくすることができ、樹脂膜１２からの揮発成分がガス吹出器３０の方向に誘引されるのを防止できる。ガス流速を下げるためには、ノズル口３６のクリアランスを広げるか、ガス吹出器３０に供給するガス流量を下げること等が効果的である。
尚、本発明の技術思想は、押出ダイ１４によるラミネート物２６の製造に限らず、支持体２４を用いずに、溶融状態の熱可塑性樹脂を冷却ローラ１６に直接押し出してフィルムを形成する際に、オゾンガス等の熱的に不安定はガスを使用するときにも有効である。
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
試験は、図１及び図２に示すように、支持体２４の上方にガス吹出器３０を設け、ガス吹出器３０だけの場合（試験１）、ガス吹出器３０にカバー２８をしてカバー２８のみを加熱した場合（試験２）、ガス吹出器３０にカバー２８をしてカバー２８のみを加熱すると共にガス吹出器３０を強制的に冷却した場合（試験３、４）の４試験を行った。
（試験１）
図４に示すガス吹出器３０を使用した。このガス吹出器３０は、厚み（Ｌ）２５ｍｍ、幅（Ｗ）５００ｍｍの断面が四角状のステンレス製であり、ガス吹出器３０の吹き出し面３０Ｂにスリット幅（ｄ）が０．５ｍｍのノズル口３６を形成した。そして、複数の添加剤（顔料、分散剤、酸化防止剤等）を加えたポリエチレンを３００°Ｃの温度で溶融状態で押出ダイ１４から押出した樹脂膜１２を、搬送される支持体２４に被覆して冷却ローラ１６とニップローラ１８とでニップし、冷却ローラ１６で冷却してから剥離ローラ２０で剥離し、これにより厚み３０μｍのラミネート物２６を製造した。ライン速度は１５０ｍ／分で行い、ガス吹出器３０からはオゾンガスを、ガス濃度３０ｇ／ｍ3 、ガス風量２５ｍ3 ／時間の条件で支持体２４に吹き付けた。
（試験２）
図５に示すカバー２８、ヒーター３８を備えたガス吹出器３０を使用した。このガス吹出器３０は、試験１と同じガス吹出器３０の外側に、複数のヒーター３８と複数の熱電対式の温度検出器４０を有するカバー２８を設けたもので、ヒーター３８によりカバー２８を３５０°Ｃに加熱した。ラミネート物２６の製造条件及びオゾンガス吹き出し条件は試験１と同様である。
（試験３）
図３に示したカバー２８、ヒーター３８及び冷却パイプ４２を備えたガス吹出器３０を使用した。このガス吹出器３０は、試験２と同じガス吹出器３０に加えて、ガス吹出器３０の側面外周に冷却パイプ４２を設けたもので、冷却パイプ４２には風量が４ｍ3 ／時間になるように常温エアを流してガス吹出器３０を強制的に冷却した。ラミネート物２６の製造条件及びオゾンガス吹き出し条件は試験１及び２と同様である。
（試験４）
試験３と同じガス吹出器３０を使用し、冷却パイプ４２には１２°Ｃの冷水を流量３ｍ3 ／時間になるように流してガス吹出器３０を強制的に冷却した。ラミネート物２６の製造条件及びオゾンガス吹き出し条件は試験１及び２と同様である。
（試験５）
試験４のガス吹出器３０の空間部３２に断熱効果のある発泡セラミックを充填した。その他の条件は試験３と同様である。
その結果、試験１の場合、ラミネート物製造運転開始から５分後に、ガス吹出器３０に油状の液体（樹脂膜から揮発した揮発成分）が付着し始め、１０分後には付着した液体が支持体２４に落下した。これにより、ラインを停止して掃除をしなくてはならなかった為、生産性が著しく低下した。
試験２の場合、ラミネート物製造運転開始から１０時間たってもカバー２８及びガス吹出器３０へ油状の液体が付着することはなかった。しかしながら、ガス吹出器３０の温度が２５０°Ｃまで上昇してオゾンガスの分解が急速に進んだ為に支持体２４と樹脂膜１２の接着力が著しく低下した。製造されたラミネート物２６は２０ｇ／１０ｍｍの低い剥離強度であり、支持体２４と樹脂膜１２とが剥離してしまった。
試験３の場合、ラミネート物製造運転開始から１０時間たってもカバー２８及びガス吹出器３０へ油状の液体が付着することはなかった。また、ガス吹出器３０の温度を１００°Ｃに抑えることができた。これにより、オゾンガスの分解速度を抑制することができたので、製造されたラミネート物２６の接着力を十分に高くすることができ、支持体２４と樹脂膜１２とが剥離することはなかった。
試験４の場合、ラミネート物製造運転開始から１０時間たってもカバー２８及びガス吹出器３０へ油状の液体が付着することはなかった。また、ガス吹出器３０の温度を６０°Ｃに更に低く抑えることができた。これにより、オゾンガスの分解速度を試験３よりも更に抑制することができたので、製造されたラミネート物２６の接着力を十分に高くでき、支持体２４と樹脂膜１２とが剥離することはなかった。
試験５の場合、ラミネート物製造運転開始から１０時間たってもカバー２８及びガス吹出器３０へ油状の液体が付着することはなかった。また、ガス吹出器３０の温度を５５°Ｃに更に低く抑えることができた。これにより、オゾンガスの分解速度を試験４よりも更に抑制することができたので、製造されたラミネート物２６の接着力を十分に高くでき、支持体２４と樹脂膜１２とが剥離することはなかった。
その他の試験として、ガス吹出器３０を冷却パイプによる水冷と空冷パイプによる空冷を併用し、強制的に冷却する試験も行った。その結果、ガス吹出器３０の温度を５０°Ｃに抑制することができた。この水冷と空冷を併用した試験を試験５と比べた場合、５°Ｃの違いであれば断熱材を用いた方がランニングコスト面及び設備コスト面では有利である。しかしながら、オゾンガス等の熱的に不安定なガスのガス吹出器３０内での滞留時間が長い場合には５°Ｃの違いもガス吹き出し効果の有意な差となるので、この場合には、水冷、空冷、断熱材使用の全てを組み合わせることが好ましい。
ラミネート物の製造装置の全体構成を概念的に示した構成図 ラミネート物の製造装置の全体構成を示した斜視図 本発明のラミネート物の製造装置に設けたカバー付きのガス吹出器の好ましい一例を示す断面図 試験１で使用したガス吹出器の断面図 試験２で使用したガス吹出器の断面図
符号の説明
１０…ラミネート物の製造装置、１２…樹脂膜、１４…押出ダイ、１６…冷却ローラ、１８…ニップローラ、１９…ニップ点、２０…剥離ローラ、２２…バックアップローラ、２４…支持体、２６…ラミネート物、２８…カバー、３０…ガス吹出器、３２…空間部、３４…ガス供給管、３６…ノズル口、３８…ヒーター、４０…温度検出器、４２…冷却パイプ、４４…冷媒供給管、４６…冷媒排出管、４８…断熱シート

Claims (4)

  1. 樹脂製のフィルム、又は支持体に樹脂膜をラミネートしたラミネート物を製造する際に、押出ダイから溶融状態の熱可塑性樹脂を膜状に押し出すと共に、前記押出ダイの近傍に配置されたガス吹出器から熱的に不安定なガスを吹き出しながら製造するフィルム又はラミネート物の製造方法において、
    前記ガス吹出器をカバーで覆って該カバーのみを前記押し出された熱可塑性樹脂から揮発する揮発成分の揮発温度以上に加熱する一方、前記ガス吹出器を強制的に冷却することを特徴とするフィルム又はラミネート物の製造方法。
  2. 前記熱的に不安定なガスはオゾンガスであることを特徴とする請求項１のフィルム又はラミネート物の製造方法。
  3. 樹脂製のフィルム、又は支持体に樹脂膜をラミネートしたラミネート物を製造する際に、押出ダイから溶融状態の熱可塑性樹脂を膜状に押し出すと共に、前記押出ダイの近傍に配置されたガス吹出器から熱的に不安定なガスを吹き出しながら製造するフィルム又はラミネート物の製造装置において、
    前記ガス吹出器を空間部を介在させて覆うカバーと、
    前記カバーを加熱する加熱手段と、
    前記ガス吹出器を冷却する冷却手段と、を備えたことを特徴とするフィルム又はラミネート物の製造装置。
  4. 前記ガス吹出器と前記カバーとの間の空間部に断熱材を充填することを特徴とする請求項３のフィルム又はラミネート物の製造装置。



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