JP4796861B2

JP4796861B2 - 多層フィルム・シート製造用合流装置及び多層フィルム・シート製造装置、多層フィルム・シートの製造方法

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Publication number: JP4796861B2
Application number: JP2006040978A
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Inventors: 匡泰坪根
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Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2026-02-17
Also published as: JP2007216560A

Description

本発明は、複数の押出機と合流装置（フィードブロック）と単層用Ｔダイとを組み合わせて合成樹脂製の多層のフィルム・シートを押出成形する多層フィルム・シートの製造方法、多層フィルム・シート製造用合流装置及び前記方法の実施に好適な多層フィルム・シート製造装置に関する。本発明の方法・装置を使用して生産した多層フィルム・シートの用途は特に限定されないが、包装用フィルム・シート、容器などの熱成形用フィルム・シート、建材ボードなどに使用できる。

多層のフィルム・シートを製造する方法として、Ｔダイによる共押出法が知られている。さらに共押出法には、各層用樹脂路にマニホールドを設けたＴダイを用いるマルチマニホールド法が知られているが、幅広いＴダイに複数のマニホールドや樹脂流路を設けるために、ダイが高価となり、製造するフィルム・シートの層構成毎にＴダイを用意する必要があり、また、層数が多いフィルム・シートや幅広フィルム・シートの製造には不適である。

一方、複数の押出機と単層用Ｔダイとの間にフィードブロックを設け、各溶融樹脂を積層してＴダイに送り込む方法は、フィードブロックが比較的安価であり、層数が多い多層フィルム・シートの製造に好適であり、また広幅化が容易である。
しかし、従来のフィードブロックは、各溶融樹脂を狭い幅で合流し、断面が略矩形の積層状としてＴダイに送り込み、Ｔダイで幅を大きく拡大するので、Ｔダイから押し出したフィルム・シートの各層の幅方向の厚さを均一にすることが非常に難しいという問題がある。前記問題を解決するために、従来、例えば、特許文献１〜５に開示された技術が提案されている。
特開平７−１５４３号公報特開平８−１９２４５２号公報特開平１１−３０９７７０号公報特開平７−１７８７８７号公報特開２０００−２８９０８５号公報

しかしながら、特許文献１〜５に開示された従来技術には、次のような問題があった。
特許文献１には、フィードブロックの合流域で各ポリマー流路の断面形状を調整する複数のチョークバーを設け、各層の幅方向厚みに対応するポリマー流量を制御する方法が開示されている。しかし、この方法は、幅方向の厚さ分布の調整が難しく、特に層数が多くなると、この調整がさらに困難になる問題がある。また、この方法は、層構成のバリエーションへの対応が困難である。

特許文献２には、低粘度の樹脂層が他の樹脂層を包み込む現象を解決するために、フィードブロック出口の幅／厚さの比、及びフィードブロック出口幅／Ｔダイ出口幅の比を限定する技術が開示されている。しかし、実際の多層フィルム製造時には、合流時に既に各層の厚さの偏りを生じていることが多いので、各層厚さの偏りの解決には不十分である。特に層数が多い場合は、積層後の形状の制御だけでは各層毎の幅方向の厚さ分布を制御することができない。

特許文献３には、フィードブロックの各樹脂層毎にヒータで温度制御して合流部での積層界面の不良を低減する技術が開示されている。しかし、これだけでは各層毎の幅方向の厚さ分布の制御が困難である。更に、層構成に発泡層を含むシートの場合は、フィードブロック内で発泡すると均一な発泡層が得られないので、温度制御範囲が限定され、均一な幅方向厚さ分布を持った積層発泡シートが得られないことがある。また、温度検知機とヒータを組み込む必要があるので、フィードブロック装置が複雑で高価なものになってしまう問題がある。

特許文献４には、フィードブロック内においてポリマー流路の外側を可撓性のパイプとし、このパイプを変形させて各フィルム層の厚さを調整する方法が開示されている。しかし、この方法では３種以上の樹脂層を積層する場合に制御が困難である。また可撓性のパイプが厚さ１〜５ｍｍと薄いので、樹脂圧が高い場合は制御が十分にできなくなる。さらに、使用回数を重ねるうちに可撓性パイプが変形して元の形状に復元されなくなったり、破損したりする恐れがある。また装置が高価格になる問題もあった。

特許文献５には、単層用のＴダイをそのまま使用することを目的とするフィードブロックであって、フィードブロック内で第１樹脂の円柱状流路の上部中間に第２樹脂層を合流させた積層状態の溶融樹脂を、断面円形のままＴダイに送り込む技術が開示されている。しかし、この従来技術は、第２樹脂層の均一な幅方向の厚さ分布を達成することが難しい問題がある。

前記の問題を解決する他の方法として、各樹脂流路のマニホールドを大きくする、合流した樹脂流の幅を広くする、マニホールドから合流部までの距離を長くする等の方法が考えられるが、各樹脂層を平面状で合流させるタイプのフィードブロックの製造は、寸法精度を高くするのが容易でなく、コストが著しく高くつく。
また、層構成（層の数と組み合わせ）を変えると、新たなフィードブロックを作製する必要があった。

本発明は前記事情に鑑みてなされ、各層の偏肉が少なく、層の均一性が良好となり、また層構成に対する自由度の高い多層フィルム・シートの製造方法、及び前記多層フィルム・シートの製造に好適な製造装置の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、第１の押出機から供給される第１樹脂流を円柱状として流す第１樹脂流路と、別の１つ以上の押出機から樹脂が供給され、前記第１樹脂流路の外周を囲むように１段又は多段に配置された環状マニホールドと、前記１つ以上の環状マニホールドのそれぞれから前記第１樹脂流路への各合流部に至る円錐状樹脂流路と、
前記第１樹脂流路と前記円錐状樹脂流路との合流部から合流装置先端側に至る環状積層流流路とを有し、前記第１樹脂流路を有する第１ブロックと、前記第１樹脂流路を流れる第１樹脂流の外面に直接又は他の１つ以上の樹脂層を介して同心円状に樹脂を合流させ、外側樹脂層を形成する第２ブロックと、前記第２ブロックの樹脂出口側とＴダイ入り口とをつなぐアダプタとを有することを特徴とする多層フィルム・シート製造用合流装置を提供する。

本発明の多層フィルム・シート製造用合流装置において、前記環状積層流流路から合流装置先端までの間に、断面が円形から略長方形に漸次変化する積層樹脂流路が設けられていることが好ましい。

本発明の多層フィルム・シート製造用合流装置において、前記合流部における前記円錐状樹脂流路と前記第１樹脂流路とがなす合流角度が８０度以下であることが好ましい。

本発明の多層フィルム・シート製造用合流装置において、前記環状マニホールドの少なくとも１つに、２枚のスペーサが設けられ、該環状マニホールドが２つの環状マニホールドユニットに分割されたことが好ましい。

本発明の多層フィルム・シート製造用合流装置において、前記第１ブロックと前記第２ブロックとの間に、第１樹脂流路を流れる第１樹脂流の外面に１層以上の中間樹脂層を同心円状に形成する１つ又はそれ以上の追加ブロックが設けられたことが好ましい。

本発明の多層フィルム・シート製造用合流装置において、前記第２ブロックと前記追加ブロックは、前記第１樹脂流路の外周を囲むように設けられた環状マニホールドと、該環状マニホールドから第１樹脂流路又は環状積層流流路に樹脂を合流させる円錐状樹脂流路とが設けられたことが好ましい。

本発明の多層フィルム・シート製造用合流装置において、前記アダプタ内部に断面が円形から略長方形に漸次変化する積層樹脂流路が設けられていることが好ましい。

本発明の多層フィルム・シート製造用合流装置において、前記第１樹脂流路と前記円錐状樹脂流路とに、樹脂流量を調整する流量調整手段が設けられていることが好ましい。

また本発明は、前述した本発明に係る多層フィルム・シート製造用合流装置と、該多層フィルム・シート製造用合流装置に樹脂を供給可能に接続された複数台の押出機と、前記多層フィルム・シート製造用合流装置の樹脂出口に取り付けられたＴダイとを有することを特徴とする多層フィルム・シート製造装置を提供する。

また本発明は、第１の押出機から供給される第１樹脂流を、第１ブロックが有する第１樹脂流路に円柱状として供給し、別の１つ以上の押出機から前記第１樹脂流路の外周を囲むように１段又は多段に配置された第２ブロックが有する環状マニホールドを経て、１種又はそれ以上の積層用樹脂流を供給し、前記積層用樹脂流を、前記１つ以上の環状マニホールドのそれぞれから前記第１樹脂流路への円錐状樹脂流路を経て各合流部で合流させて、同心円状の環状積層流とし、この環状積層流を前記第２ブロックの樹脂出口側からアダプタを介してＴダイに導いて、該Ｔダイからフィルム又はシート状に押し出して多層フィルム・シートを得ることを特徴とする多層フィルム・シートの製造方法を提供する。

本発明の多層フィルム・シートの製造方法は、第１の押出機から樹脂流を合流装置に供給し、合流装置内で円柱状の第１樹脂流を形成するとともに、別の１つ以上の押出機から１種又はそれ以上の積層用樹脂流を合流装置に供給し、この合流装置内で前記積層用樹脂流を、前記第１樹脂流を囲むように配置したそれぞれの環状マニホールドを経て、前記第１樹脂流に合流させて、同心円状の環状積層流とし、この環状積層流を直接又は平坦に潰した後で合流装置出口側に設けられたＴダイに導いて、該Ｔダイからフィルム又はシート状に押し出して多層フィルム・シートを得ることによって、円柱状の第１樹脂流の外周に１層以上の樹脂層が同心円状に積層され、このように得られた同心円状の環状積層流をフィルム・シート化することによって各層の偏肉が少なく、層の均一性が良好な多層フィルム・シートを製造することができる。
また、本発明の製造方法によれば、同心円状の環状積層流をフィルム・シート化することによって、各層の偏肉が少なく、層の均一性が良好な多層フィルム・シートを製造できるので、層構成（層の数と組み合わせ）に対する自由度を高めることができ、従来は製造が困難であった多層フィルム・シートの製造も可能となる。

本発明の多層フィルム・シート製造用合流装置は、第１の押出機から供給される第１樹脂流を円柱状として流す第１樹脂流路と、別の１つ以上の押出機から樹脂が供給され、前記第１樹脂流路の外周を囲むように１段又は多段に配置された環状マニホールドと、前記１つ以上の環状マニホールドのそれぞれから前記第１樹脂流路への各合流部に至る円錐状樹脂流路と、前記第１樹脂流路と前記円錐状樹脂流路との合流部から合流装置先端側に至る環状積層流流路とを有する構成としたので、円柱状の第１樹脂流の外周に１層以上の樹脂層が同心円状に積層され、このように得られた同心円状の環状積層流をフィルム・シート化することによって各層の偏肉が少なく、層の均一性が良好な多層フィルム・シートを製造することができる。
また、本発明の多層フィルム・シート製造用合流装置によれば、同心円状の環状積層流をフィルム・シート化することによって、各層の偏肉が少なく、層の均一性が良好な多層フィルム・シートを製造できるので、層構成（層の数と組み合わせ）に対する自由度を高めることができ、従来は製造が困難であった層構成を持った多層フィルム・シートの製造も可能となる。
また、環状マニホールドを用いることで、マニホールド部の体積を大きく設定することができ、マニホールド部と合流部の流速比が従来のフィードブロックに比べて大きくすることができ、その結果、各層の合流部における円周方向（フィルム・シートにした時の幅方向）の流速の偏りが少なくなり、各層の幅方向の厚さの偏肉が少ない多層フィルム・シートを製造できる。
また、従来装置のマニホールドは、フィードブロックの幅より大きくすることが難しいのに対し、本発明の装置では、マニホールドの幅（マニホールド中心部の円周方向の長さ）を合流部より大きくすることができるので、樹脂流の行程差による幅方向の樹脂流の偏りが大幅に減少し、その結果、各層の幅方向厚さの偏りが減少する。
また、マニホールドから合流部までの流路を斜めにすることにより、流路長を長くとれるので、流速のばらつきが少なくなり、各層の偏肉が少なくなる。従来のフィードブロックは、本発明の多層フィルム・シート製造用合流装置より、流路を斜めに長くすることはなされておらず、実施したとしても、フィードブロック本体が大きくなるか、加工が難しくなり、本発明の装置のように簡単に流路長を長く設定することはできない。
また、円柱状をなす第１樹脂流の外周に、円筒状の樹脂流を直角よりも小さい角度で合流させるので、合流による層界面の乱れが少なく、安定して多層フィルム・シートを製造することができる。
また、スペーサで第１樹脂流に積層する各樹脂流を半円状に２分割することにより、更に層構成を多様化できる。
また、スペーサで第１樹脂流に積層する各樹脂流を半円状に２分割した場合、各樹脂流を第１樹脂流の両側に対称に積層することができ、ｎ台の押出機を用いた場合［ｎ］種［２ｎ−１］層迄の多層フィルム・シートを製造できる。２分割した各樹脂流路には、１台の押出機だけでなく２台の押出機から別個の樹脂を流入させても良い。こうすると、各層の組成が異なる［ｎ］種［ｎ］層の積層フィルム・シートを得ることが出来る。
この場合、各層毎にチョークボルト１７の操作で、対象となる樹脂流量をゼロから最大まで調節できるので、単層から［ｎ］種［２ｎ−１］層まで、或いは［ｎ］種［ｎ］層までの各層構成の多層フィルム・シートを流量調整手段の操作だけで容易に変更することができる。

本発明の多層フィルム・シート製造装置は、前述した本発明に係る多層フィルム・シート製造用合流装置と、該多層フィルム・シート製造用合流装置に樹脂を供給可能に接続された複数台の押出機と、前記多層フィルム・シート製造用合流装置の樹脂出口に取り付けられたＴダイとを有するものなので、各層の偏肉が少なく、層の均一性が良好な多層フィルム・シートを製造することができるなど、前記本発明に係る多層フィルム・シート製造用合流装置と同様の効果を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１〜図３は、本発明の多層フィルム・シート製造用合流装置の一実施形態として、３種５層の多層フィルム・シートの製造用に構成した多層フィルム・シート製造用合流装置１を例示する図である。図１は多層フィルム・シート製造用合流装置１の縦断面図、図２は多層フィルム・シート製造用合流装置１の横断面図、図３は図２中のIII部分の拡大断面図である。これらの図中、符号１は多層フィルム・シート製造用合流装置、２は第１ブロック、３は第２ブロック、４は追加ブロック、５は第１樹脂入口、６は外側樹脂層用樹脂入口、７は中間樹脂層用樹脂入口、８はアダプタ、９及び１０は環状マニホールド、９Ａ及び１０Ａは円錐状樹脂流路、１１は第１樹脂流路、１２は環状積層流流路、１３及び１４は合流部、１５は積層樹脂流路、１６はスペーサ、１７は流量調節手段としてのチョークボルト、１８は壁である。

本実施形態の多層フィルム・シート製造用合流装置１は、第１の押出機から供給される第１樹脂流を円柱状として流す第１樹脂流路１１と、別の１つ以上の押出機から樹脂が供給され、第１樹脂流路１１の外周を囲むように流路方向に沿って２段に配置された環状マニホールド９，１０と、これら２段の環状マニホールド９，１０のそれぞれから第１樹脂流路１１への各合流部１３，１４に至る円錐状樹脂流路９Ａ，１０Ａと、第１樹脂流路１１と円錐状樹脂流路９Ａ，１０Ａとの合流部１３，１４から合流装置先端側に至る環状積層流流路１２と、この環状積層流流路１２から合流装置先端までの間に設けられた、断面が円形から略長方形に漸次変化する積層樹脂流路１５とを有する構成になっている。

さらに、この多層フィルム・シート製造用合流装置１は、第１樹脂を円柱状に流す第１樹脂流路１１を有する第１ブロック２と、この第１樹脂流路１１を流れる第１樹脂流の外面に直接又は他の１つ以上の樹脂層を介して同心円状に樹脂を合流させ、外側樹脂層２３を形成する第２ブロック３と、この第２ブロック３の樹脂出口側とＴダイ入り口とをつなぐアダプタ８と、第１ブロック２と第２ブロック３との間に、第１樹脂流路１１を流れる第１樹脂流の外面に中間樹脂層２２を同心円状に形成する追加ブロック４とが連結された構造になっている。また、第２ブロック３及び追加ブロック４内には、それぞれ、第１樹脂流路１１の外周を囲むように前記環状マニホールド９，１０、円錐状樹脂流路９Ａ，９Ｂが設けられている。またアダプタ８内には、積層樹脂流路１５が設けられている。

第１ブロック２には、第１樹脂流路１１に連通する第１樹脂入口５が設けられ、この第１樹脂入口５には、第１樹脂を供給するための第１の押出機３１（図５参照）が接続される。
第２ブロック３には、環状マニホールド９に連通する外側樹脂層用樹脂入口６が設けられ、この外側樹脂層用樹脂入口６には、外側樹脂層用樹脂を供給するための第２の押出機３２（図５参照）が接続される。この第２ブロック３は、第２ブロック本体３ａと第２ブロックコア３ｂとからなっている。
追加ブロック４には、環状マニホールド１０に連通する中間樹脂層用樹脂入口７が設けられ、この中間樹脂層用樹脂入口７には、中間樹脂層用樹脂を供給するための第３の押出機３３（図５参照）が接続される。この追加ブロック４は、追加ブロック本体４ａと追加ブロックコア４ｂとからなっている。
なお、環状マニホールド９、１０及び円錐状樹脂流路９Ａ、１０Ａは、第２ブロック３及び追加ブロックの所定の外面を凹ませ、ブロック同士の連結時にこの凹部と連結相手のブロックの端面とでそれぞれの空間（環状マニホールド９、１０及び円錐状樹脂流路９Ａ、１０Ａ）が形成される構成とすることができる。また、環状マニホールド９、１０及び円錐状樹脂流路９Ａ、１０Ａとなる凹部の開口には、金属板やパッキンを配置し、凹部とこれらの金属板やパッキンとでそれぞれの空間（環状マニホールド９、１０及び円錐状樹脂流路９Ａ、１０Ａ）が形成される構成とすることもできる。

本実施形態において、追加ブロック４に設けられた円錐状樹脂流路１０Ａ及び第２ブロック９に設けられた円錐状樹脂流路９Ａの途中には、環状マニホールド９，１０とは別の１つ又は複数個の補助マニホールド１０Ｂを設けることもできる。

本実施形態の多層フィルム・シート製造用合流装置１において、２つの合流部１３，１４における円錐状樹脂流路９Ａ，１０Ａと第１樹脂流路１１とがなす合流角度は、８０度以下、好ましくは５度〜７０度の範囲、より好ましくは１０度〜６０度の範囲とすることが望ましい。この合流角度を８０度以下とすることで、合流による層界面の乱れが少なく、安定して多層フィルム・シートを製造することができる。一方、この合流角度が８０度を超えると、合流による層界面の乱れが生じ易くなり、安定して多層フィルム・シートを製造出来なくなるおそれがある。また、８０度を超えると、円錐状樹脂流路９Ａ、１０Ａの一部に樹脂を流さない時に第１樹脂流路１１や環状積層樹脂流路１２の樹脂がその合流部から逆流する量が多くなり、その結果、生産の立上時に樹脂の逆流が止まり安定して生産出来るまでに時間がかかり、また、新たな生産の開始時に、それまで使用していなかった樹脂流路に樹脂を流すときに、逆流して円錐状樹脂流路９Ａ、１０Ａに詰まった樹脂を排除して安定生産できるまでにはさらに時間がかかるので、好ましくない。

本実施形態の多層フィルム・シート製造用合流装置１において、環状マニホールド９，１０の一方又は両方に、２枚のスペーサ１６が設けられ、これらの環状マニホールド９，１０が２つの環状マニホールドユニットに分割された構成とすることが好ましい。スペーサ１６は、ｎ種（２ｎ−１）層の積層フィルム・シートを製造する時には、積層フィルム・シートの両端面に相当する位置に設けられる。

この多層フィルム・シート製造用合流装置１において、前記第１樹脂流路と前記円錐状樹脂流路とに、樹脂流量を調整する流量調整手段としてのチョークボルト１７が設けられていることが好ましい。このチョークボルト１７は、図３に示すように、各流路内に配した壁１８と先端部との隙間を調節ことによって樹脂の流量を調節できるようになっている。なお、本発明において流量調整手段としては、このチョークボルト１７に限定されず、他の流量調整手段を用いてもよい。

図４は、この多層フィルム・シート製造用合流装置１において、アダプタ８の入口Ａからアダプタ８の出口Ｃにおける積層樹脂流路１５を流れる積層樹脂流の断面形状の変化を例示する図であり、図４（Ａ）は、アダプタ８の入口Ａにおける積層樹脂流２０Ａの断面図、図４（Ｂ）は、アダプタ８の中間部Ｂにおける積層樹脂流２０Ｂの断面図、図４（Ｃ）は、アダプタ８の出口Ｃの積層樹脂流２０Ｃの断面図である。図４中、符号２０Ａ〜２０Ｃは積層樹脂流、２１は第１樹脂、２２は中間樹脂層、２３は外側樹脂層である。

本実施形態の多層フィルム・シート製造用合流装置１は、円柱状の第１樹脂流の外周に中間樹脂層２２とその外周の外側樹脂層２３が同心円状に積層され、このように得られた同心円状の環状積層流をフィルム・シート化することによって各層の偏肉が少なく、層の均一性が良好な多層フィルム・シートを製造することができる。
また、本実施形態の多層フィルム・シート製造用合流装置１によれば、同心円状の環状積層流をフィルム・シート化することによって、各層の偏肉が少なく、層の均一性が良好な多層フィルム・シートを製造できるので、層構成（層の数と組み合わせ）に対する自由度を高めることができ、従来は製造が困難であった層構成を持った多層フィルム・シートの製造も可能となる。
また、環状マニホールド９，１０を用いることで、マニホールド部の体積を大きく設定することができ、マニホールド部と合流部の流速比が従来のフィードブロックに比べて大きくすることができ、その結果、各層の合流部における円周方向（フィルム・シートにした時の幅方向）の流速の偏りが少なくなり、各層の幅方向の厚さの偏肉が少ない多層フィルム・シートを製造できる。
また、従来装置のマニホールドは、フィードブロックの幅より大きくすることが難しいのに対し、本実施形態の装置では、環状マニホールド９，１０の幅（マニホールド中心部の円周方向の長さ）を合流部１３，１４より大きくすることができるので、樹脂流の行程差による幅方向の樹脂流の偏りが大幅に減少し、その結果、各層の幅方向厚さの偏りが減少する。
また、環状マニホールド９，１０から合流部１３，１４までの円錐状樹脂流路９Ａ，１０Ａを斜めにすることにより、流路長を長くとれるので、流速のばらつきが少なくなり、各層の偏肉が少なくなる。
また、円柱状をなす第１樹脂流の外周に、円筒状の樹脂流を直角よりも小さい角度で合流させるので、合流による層界面の乱れが少なく、安定して多層フィルム・シートを製造することができる。
また、図４に示すように、スペーサ１６で第１樹脂流に積層する各樹脂流を半円状に２分割することにより、更に層構成を多様化できる。
また、スペーサ１６で第１樹脂流に積層する各樹脂流を半円状に２分割した場合、各樹脂流を第１樹脂流の両側に対称に積層することができ、ｎ台の押出機を用いた場合［ｎ］種［２ｎ−１］層迄の多層フィルム・シートを製造できる。
この場合、各層毎にチョークボルト１７の操作で対象となる樹脂流量をゼロから最大まで調節できるので、単層から［ｎ］種［２ｎ−１］層までの各種構成の多層フィルム・シートを流量調整手段の操作だけで容易に変更することができる。

さらに本実施形態の多層フィルム・シート製造用合流装置１によれば、第１ブロック２と第２ブロック３との間に連結する追加ブロック３の有無や台数を簡単に変更することができ、この変更によって層構成の異なる多種多様の多層フィルム・シートを製造出来るという効果を得ることができる。以下に具体例を記す。

（１）追加ブロック４を用いない場合、第１樹脂２１の外周に外側樹脂層２３が直接積層された２種３層の多層フィルム・シートが製造できる。
（２）前述した実施形態の通り、追加ブロック４が１台の場合、第１樹脂２１の外周に中間樹脂層２２が直接積層され、この中間樹脂層２２の外周に外側樹脂層２３が積層された３種５層の多層フィルム・シートが製造できる。
（３）追加ブロック４が２台以上の場合、第１樹脂２１の外周に２層以上の中間樹脂層が積層され、この２層以上の中間樹脂層の外周に外側樹脂層２３が積層された多層フィルム・シートが製造できる。

次に、本発明に係る多層フィルム・シート製造装置の一実施形態を説明する。
図５は、本発明に係る多層フィルム・シート製造装置の一実施形態を示す横断面図である。本実施形態の多層フィルム・シート製造装置３０は、前述した本発明に係る多層フィルム・シート製造用合流装置１と、該多層フィルム・シート製造用合流装置１に樹脂を供給可能に接続された複数の押出機（第１の押出機３１，第２の押出機３２及び第３の押出機３３）と、多層フィルム・シート製造用合流装置１の樹脂出口に取り付けられたＴダイ３４とを有する構成になっている。

本実施形態の多層フィルム・シート製造装置３０は、多層フィルム・シート製造用合流装置１の第１樹脂入口５に第１の押出機３１を接続し、外側樹脂層用樹脂入口６に第２の押出機３２を接続し、中間樹脂層用樹脂入口７に第３の押出機３３を接続して、図４に示すように３種５層の積層樹脂流２０ＣをＴダイ３４に導き、３種５層の多層フィルム・シートを製造する。

本実施形態の多層フィルム・シート製造装置３０は、各層の偏肉が少なく、層の均一性が良好な多層フィルム・シートを製造することができるなど、前記本発明に係る多層フィルム・シート製造用合流装置１と同様の効果を得ることができる。

次に、本発明に係る多層フィルム・シートの製造方法の一実施形態として、図５に示す多層フィルム・シート製造装置３０を用いて３種５層の多層フィルム・シートを製造する場合を例として説明する。

本実施形態の製造方法は、第１の押出機３１から樹脂流を合流装置に供給し、多層フィルム・シート製造用合流装置１内で円柱状の第１樹脂流を形成するとともに、第２の押出機３２及び第３の押出機３３から、中間樹脂層２２及び外側樹脂層２３となる積層用樹脂流を多層フィルム・シート製造用合流装置１に供給し、この合流装置内で２種類の積層用樹脂流を、前記第１樹脂流を囲むように配置したそれぞれの環状マニホールド９，１０及び合流部１３，１４に伸びる円錐状樹脂流路９Ａ，１０Ａを経て、第１樹脂流に多段に合流させて、同心円状の環状積層流とし、この環状積層流を直接又は平坦に潰した後で合流装置出口側に設けられたＴダイ３４に導いて、該Ｔダイ３４からフィルム又はシート状に押し出して多層フィルム・シートを得ることを特徴としている。

本実施形態の製造方法に用いられる樹脂は、各種の熱可塑性樹脂の中から適宜選択して使用することができ、例えば、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、プロピレンホモポリマー、エチレン・プロピレンランダムポリマー、エチレン・プロピレンブロックポリマー、エチレン・プロピレン−ブテン−ターポリマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−不飽和カルボン酸エステル共重合体（例えば、エチレン−メチルメタクリレート共重合体）、エチレン−不飽和カルボン酸金属塩共重合体、プロピレン−塩化ビニルコポリマー、プロピレン−ブテンコポリマー、プロピレン−無水マレイン酸コポリマー、プロピレン−オレフィン共重合体（プロピレン−エチレン共重合体、プロピレン−ブテン−１共重合体）ポリエチレン又はポリプロピレンの不飽和カルボン酸（例えば、無水マレイン酸）変性物、エチレン−プロピレンゴム等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン、ポリメチルスチレン、ポリエチルスチレンなどのポリスチレン系樹脂、スチレンとメタクリル酸メチルなどのメタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、無水マレイン酸などのポリスチレン系共重合樹脂、ポリスチレン系樹脂とブタジエンゴム、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−ブタジエンのブロック共重合体、グラフト共重合体などの混合、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアクリロニトリル系、ポリアミド６、ポリアミド６，６などのポリアミド系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物（ＥＶＯＨ）系等のガスバリアー性樹脂、例えば３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシ吉草酸との直鎖状ポリエステル、ポリエーテル、ポリアクリル酸、エチレン・一酸化炭素共重合体、脂肪族ポリエステル・ポリアミド共重合体、脂肪族ポリエステル・ポリオレフィン共重合体、脂肪族ポリエステル・芳香族ポリエステル共重合体、脂肪族ポリエステル・ポリエーテル共重合体、澱粉と変性ポリビニルアルコールとのポリマーアロイ、澱粉とポリエチレンのポリマーアロイ、コハク酸エステル、ポリ乳酸などの生分解性樹脂が挙げられる。また、本実施形態の製造方法に用いられる樹脂は、非発泡樹脂に限らず、発泡性樹脂を用いても良い。発泡性樹脂組成物としては、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂やポリスチレン系樹脂などの樹脂、或いはこれらの樹脂にタルク等のフィラーを含有させた樹脂に発泡剤として、プロパン、ｉ−ブタン、ｎ−ブタン、ｉ−ペンタン、ｎ−ペンタンなどの揮発性炭化水素、Ｎ_２、ＣＯ_２、Ｎ_２／ＣＯ_２などのガス、水、重曹−クエン酸、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ｐ−トルエンスルフォニルヒドラジド（ＴＳＨ）、ヒドラゾジカルボンアミド（ＨＤＣＡ）、炭酸水素ナトリウム、４，４−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＨＤＣＡ）などの一種又は複数種を含有させたものを用いてよい。発泡のタイミングは、発泡性樹脂組成物をＴダイから押出すと同時に発泡させててもよいし、押出した積層フィルムシートを成形などの後工程を行うとき、或いはその両工程などであってもよい。

また、本実施形態の製造方法に用いられる樹脂は、合成樹脂フィルム・シートの製造分野で周知の各種の添加物、例えば、フィラー、可塑剤、色素、紫外線吸収剤、酸化防止剤、耐電防止剤などの各種添加物を必要に応じて用いることができる。フィラーとしては、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、シリカ、ガラスビーズ、珪藻土、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、硫酸カリウム、硫酸バリウムなどの単独又は２種以上の混合物が挙げられる。これらの中でも特にタルクが好ましい。

本実施形態の製造方法において、多層フィルム・シート製造用合流装置１の出口側に設けたアダプタ８内で、図４に示すように、環状積層流２０Ａを平坦に潰し、断面が略長方形の積層樹脂流とし、これをＴダイ３４に導くことが好ましい。

この場合、積層樹脂流の断面の長辺／短辺比は、３〜１２の範囲、好ましくは４〜１０の範囲とすることが好ましい。この長辺／短辺比が３未満であると、Ｔダイ３４において積層樹脂流を一挙にフィルム・シート化する際に、各層の厚みのばらつきが生じ易くなる。またこの長辺／短辺比が１２を超えると、各樹脂層の厚さを均一に保持したままで環状樹脂流路を略長方形の積層樹脂流路に漸次変化させる為には長い経路が必要となり、装置の大きさと重量が過大になりすぎ、装置価格も高くなるので、好ましくない。

本実施形態の製造方法において、前述した多層フィルム・シート製造用合流装置１において記載したように、第１樹脂流の表面に対して２種類の積層用樹脂流を合流させる角度は、８０度以下とすることが好ましい。
また、各押出機と合流装置との間の樹脂流路に、流量調整手段としてチョークボルト１７を設けて、樹脂流量を調節することが好ましい。
また、前記積層用樹脂流の各環状マニホールド９，１０に、２枚のスペーサ１７を配置して該マニホールドを２分割し、積層用樹脂流をそれぞれ２分割して第１樹脂流と合流せしめることが好ましい。
さらに、分割した各環状マニホールドユニット毎に、流量調整手段を有する樹脂流路を設けて、各環状マニホールドユニット毎に樹脂流量を調整して第１樹脂流と合流せしめることが好ましい。

本実施形態の製造方法によれば、第１の押出機から樹脂流を合流装置に供給し、合流装置内で円柱状の第１樹脂流を形成するとともに、別の１つ以上の押出機から１種又はそれ以上の積層用樹脂流を合流装置に供給し、この合流装置内で前記積層用樹脂流を、前記第１樹脂流を囲むように配置したそれぞれの環状マニホールドを経て、前記第１樹脂流に合流させて、同心円状の環状積層流とし、この環状積層流を直接又は平坦に潰した後で合流装置出口側に設けられたＴダイに導いて、該Ｔダイからフィルム又はシート状に押し出して多層フィルム・シートを得ることによって、円柱状の第１樹脂流の外周に１層以上の樹脂層が同心円状に積層され、このように得られた同心円状の環状積層流をフィルム・シート化することによって各層の偏肉が少なく、層の均一性が良好な多層フィルム・シートを製造することができる。
また、本発明の製造方法によれば、同心円状の環状積層流をフィルム・シート化することによって、各層の偏肉が少なく、層の均一性が良好な多層フィルム・シートを製造できるので、層構成（層の数と組み合わせ）に対する自由度を高めることができ、従来は製造が困難であった多層フィルム・シートの製造も可能となる。

本発明の多層フィルム・シート製造用合流装置の一実施形態を示す縦断面図である。本発明の多層フィルム・シート製造用合流装置の一実施形態を示す横断面図である。図２中のIII部の拡大断面図である。同じ実施形態の多層フィルム・シート製造用合流装置において、アダプタの入口から出口における積層樹脂流路を流れる積層樹脂流の断面形状の変化を例示する概略図である。本発明の多層フィルム・シート製造装置の一実施形態を示す横断面図である。

符号の説明

１…多層フィルム・シート製造用合流装置、２…第１ブロック、３…第２ブロック、３ａ…第２ブロック本体、３ｂ…第２ブロックコア、４…追加ブロック、４ａ…追加ブロック本体、４ｂ…追加ブロックコア、５…第１樹脂入口、６…外側樹脂層用樹脂入口、７…中間樹脂層用樹脂入口、８…アダプタ、９，１０…環状マニホールド、９Ａ，１０Ａ…円錐状樹脂流路、１１…第１樹脂流路、１２…環状積層流流路、１３，１４…合流部、１５…積層樹脂流路、１６…スペーサ、１７…チョークボルト（流量調節手段）、１８…壁、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…積層樹脂流、２１…第１樹脂、２２…中間樹脂層、２３…外側樹脂層、３０…多層フィルム・シート製造装置、３１…第１の押出機、３２…第２の押出機、３３…第３の押出機、３４…Ｔダイ。

Claims

第１の押出機から供給される第１樹脂流を円柱状として流す第１樹脂流路と、
別の１つ以上の押出機から樹脂が供給され、前記第１樹脂流路の外周を囲むように１段又は多段に配置された環状マニホールドと、
前記１つ以上の環状マニホールドのそれぞれから前記第１樹脂流路への各合流部に至る円錐状樹脂流路と、
前記第１樹脂流路と前記円錐状樹脂流路との合流部から合流装置先端側に至る環状積層流流路とを有し、
前記第１樹脂流路を有する第１ブロックと、
前記第１樹脂流路を流れる第１樹脂流の外面に直接又は他の１つ以上の樹脂層を介して同心円状に樹脂を合流させ、外側樹脂層を形成する第２ブロックと、
前記第２ブロックの樹脂出口側とＴダイ入り口とをつなぐアダプタとを有することを特徴とする多層フィルム・シート製造用合流装置。
前記環状積層流流路から合流装置先端までの間に、断面が円形から略長方形に漸次変化する積層樹脂流路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の多層フィルム・シート製造用合流装置。
前記合流部における前記円錐状樹脂流路と前記第１樹脂流路とがなす合流角度が８０度以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多層フィルム・シート製造用合流装置。
前記環状マニホールドの少なくとも１つに、２枚のスペーサが設けられ、該環状マニホールドが２つの環状マニホールドユニットに分割されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多層フィルム・シート製造用合流装置。
前記第１ブロックと前記第２ブロックとの間に、第１樹脂流路を流れる第１樹脂流の外面に１層以上の中間樹脂層を同心円状に形成する１つ又はそれ以上の追加ブロックが設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多層フィルム・シート製造用合流装置。
前記第２ブロックと前記追加ブロックは、前記第１樹脂流路の外周を囲むように設けられた環状マニホールドと、該環状マニホールドから第１樹脂流路又は環状積層流流路に樹脂を合流させる円錐状樹脂流路とが設けられたことを特徴とする請求項５に記載の多層フィルム・シート製造用合流装置。
前記アダプタ内部に断面が円形から略長方形に漸次変化する積層樹脂流路が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の多層フィルム・シート製造用合流装置。
前記第１樹脂流路と前記円錐状樹脂流路とに、樹脂流量を調整する流量調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の多層フィルム・シート製造用合流装置。
請求項１〜８のいずれかに記載の多層フィルム・シート製造用合流装置と、該多層フィルム・シート製造用合流装置に樹脂を供給可能に接続された複数台の押出機と、前記多層フィルム・シート製造用合流装置の樹脂出口に取り付けられたＴダイとを有することを特徴とする多層フィルム・シート製造装置。
第１の押出機から供給される第１樹脂流を、第１ブロックが有する第１樹脂流路に円柱状として供給し、別の１つ以上の押出機から前記第１樹脂流路の外周を囲むように１段又は多段に配置された第２ブロックが有する環状マニホールドを経て、１種又はそれ以上の積層用樹脂流を供給し、
前記積層用樹脂流を、前記１つ以上の環状マニホールドのそれぞれから前記第１樹脂流路への円錐状樹脂流路を経て各合流部で合流させて、同心円状の環状積層流とし、
この環状積層流を前記第２ブロックの樹脂出口側からアダプタを介してＴダイに導いて、該Ｔダイからフィルム又はシート状に押し出して多層フィルム・シートを得ることを特徴とする多層フィルム・シートの製造方法。