JP6634207B2 - Longitudinal stretching device - Google Patents
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Description
本発明は、熱可塑性フィルムの製造方法に関し、詳しくはシート状の熱可塑性樹脂を縦延伸して縦延伸フィルムとする縦延伸装置に関する。 The present invention relates to a method for producing a thermoplastic film, and more particularly, to a longitudinal stretching apparatus for longitudinally stretching a sheet-like thermoplastic resin into a longitudinally stretched film.
芳香族ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド等の熱可塑性樹脂からなるフィルムは、直交する2方向に延伸する二軸延伸フィルムとすることで、機械的強度等に優れた特性を有することから、種々の用途に用いられている。 Films made of thermoplastic resins such as aromatic polyesters, polyolefins and polyamides have excellent properties such as mechanical strength by forming biaxially stretched films that are stretched in two orthogonal directions. Used.
熱可塑性樹脂からなる二軸延伸フィルムの製造工程の一例を図4に示す。図4において、熱可塑性樹脂は、チップの形態でホッパー10から溶融押出装置20に供給され、溶融押出装置20で加熱溶融されスリット状ダイ30から連続して押し出されてキャスティングロール40上に密着させられた後に冷却され未延伸シート2となる。この連続する未延伸シート2は、縦延伸装置101で連続方向に延伸され縦延伸フィルム3となり、縦延伸フィルム3は横延伸装置102で幅方向に延伸されて二軸延伸フィルム4となって、巻取装置で芯材に巻き取られる。
FIG. 4 shows an example of a manufacturing process of a biaxially stretched film made of a thermoplastic resin. In FIG. 4, the thermoplastic resin is supplied from the
この中で、縦延伸装置101は、特許文献1に記載されているように、低速ロール群、高速ロール群および両ロール群の間の加熱延伸部によって構成されるのが一般的であり、その一例を図5に示す。図5において、縦延伸装置101は、加熱延伸部6で未延伸シート2を(その材質である熱可塑性樹脂の)軟化点温度以上に加熱するとともに、低速ロール群5と高速ロール群7との間で周速差をもたせ、未延伸シート2を周速差分だけ延伸して縦延伸フィルム3とする機能を有している。ここで、加熱延伸部6のみで未延伸シート2を軟化点温度以上に加熱しようとすると、加熱ムラ等が生じることから、通常は、低速ロール群5が未延伸シート2を軟化点温度近くまで加熱する予熱機能を有している。予備加熱に際しては未延伸シート2の両面を均等に加熱することが望ましいことから、低速ロール群5は、比較的小さめのロール5R(5R1〜5R4)、で交互に未延伸シート2の両面を加熱する構成となっている。
Among them, as described in
なお、前述のとおり、縦延伸装置101により未延伸シート2が2〜4倍に延伸されることから、縦延伸フィルム3の厚みは未延伸シート2の1/2〜1/4になる。同様に、横延伸装置102により縦延伸フィルム3が2〜4倍に延伸されることから、二軸延伸フィルム4の厚みは縦延伸フィルム3の1/2〜1/4になる。したがって、二軸延伸フィルム4の厚みは、概ね未延伸シート2の1/10程度になる。すなわち、縦延伸装置101の延伸対象となる未延伸シート2の厚みは、二軸延伸フィルム4としての所望厚みに対して約10倍となる。
As described above, since the
二軸延伸フィルムの用途として従来は磁気テープ等の記録媒体のベースフィルムが主で厚みも数十μm以下が大半であったが、昨今では光学用途、工業用途等で、厚みが100μmを超えるものの割合が増しており、用途によっては300μmを超えるものの需要も生じている。このため、縦延伸装置の延伸対象である未延伸シートにおいても厚みを増す必要が生じている。 Conventionally, the base film of a recording medium such as a magnetic tape is mainly used as the use of a biaxially stretched film, and the thickness is mostly several tens μm or less.In recent years, for optical use, industrial use, etc., although the thickness exceeds 100 μm, The ratio is increasing, and the demand exceeds 300 μm depending on the application. For this reason, it is necessary to increase the thickness of the unstretched sheet to be stretched by the longitudinal stretching apparatus.
ところが、比較的柔軟性を有する熱可塑性樹脂からなる未延伸シートであっても、その厚みが増すと屈曲し難くなる。この結果、図5に示すように、未延伸シート2が低速ロール群の最初の低速ロール5R1に巻付く際に、未延伸シート2と低速ロール5R1表面が密着しないという密着不良現象(図6の2d1、2d2)が生じる可能性が高まる。このような密着不良現象が起きると、予備加熱ムラが生じたり、未延伸シートと低速ロールの間でスベリにより未延伸シート表面にキズが生じ、最終的には二軸延伸フィルムの品質に悪影響を及ぼす。
However, even if the unstretched sheet is made of a relatively flexible thermoplastic resin, it becomes difficult to bend when its thickness increases. As a result, as shown in FIG. 5, when the
未延伸シートの厚みが厚くなることに対応して、低速ロール群のロール径を大きく出来れば屈曲し難くてもロールに密着し易くなるが、前述のとおり未延伸シートの両面を均等に加熱するという観点では不利であり、特に未延伸シートの厚みが大なほど不適である。 Corresponding to the increase in the thickness of the unstretched sheet, if the roll diameter of the low-speed roll group can be increased, it becomes easy to adhere to the roll even if it is difficult to bend, but as described above, both sides of the unstretched sheet are heated uniformly. This is disadvantageous from the viewpoint of, in particular, the larger the thickness of the unstretched sheet, the more unsuitable.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、熱可塑性樹脂からなる未延伸シートの厚みが厚くとも、未延伸シートを縦延伸装置内の低速ロールに密着させて搬送されることを可能とし、延伸後のフィルム品質の維持に有効な縦延伸装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and even if the thickness of an unstretched sheet made of a thermoplastic resin is large, the unstretched sheet can be conveyed in close contact with a low-speed roll in a longitudinal stretching apparatus. It is intended to provide a longitudinal stretching device effective for maintaining the film quality after stretching.
上記の問題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
熱可塑性樹脂からなる連続する未延伸シートを、前記未延伸シートが連続する方向に走行させながら延伸して縦延伸フィルムとする、縦延伸装置であって、
前記未延伸シートが走行する方向の上流から下流に沿って、低速ロール群と、加熱延伸部と、高速ロール群とを備え、
前記低速ロール群は、前記未延伸シートを、複数の低速ロールに接触通過させて軟化温度付近まで予備加熱する機能を有し、
前記低速ロール群の最上流の低速ロールの更に上流側に、
前記未延伸シートを、前記低速ロール群と最初に接触する面よりその反対面の温度が高くなるよう、非接触で加熱する非接触予熱部を更に備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problem, the invention described in
A continuous unstretched sheet made of a thermoplastic resin, the unstretched sheet is stretched while running in a continuous direction to form a longitudinally stretched film, a longitudinal stretching apparatus,
Along the downstream from the upstream in the direction in which the unstretched sheet travels, a low-speed roll group, a heating stretching section, and a high-speed roll group,
The low-speed roll group has a function of pre-heating the unstretched sheet to near a softening temperature by contacting and passing through a plurality of low-speed rolls,
Further upstream of the uppermost low-speed roll of the low-speed roll group,
The non-stretched sheet is further provided with a non-contact preheating unit that heats the non-stretched sheet in a non-contact manner such that a temperature of a surface opposite to a surface that first contacts the low-speed roll group is higher .
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の縦延伸装置であって、
前記非接触予熱部が、前記未延伸シートが前記低速ロール群と最初に接触する面とは反対側のみに熱源を配置していることを特徴とする。
The invention according to
The non-contact preheating unit is characterized in that a heat source is arranged only on a side opposite to a surface where the unstretched sheet first contacts the low-speed roll group.
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の縦延伸装置であって、
前記非接触予熱部が赤外線加熱器からなることを特徴とする。
The invention according to
The non-contact preheating section is made of an infrared heater.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の縦延伸装置であって、
前記赤外線加熱器から照射される赤外線の主波長が0.8〜1.6μmの範囲内にあることを特徴とする。
The invention according to
The main wavelength of infrared light emitted from the infrared heater is in the range of 0.8 to 1.6 μm.
本発明の縦延伸装置により、熱可塑性樹脂からなる未延伸シートの厚みが厚くとも、未延伸シートを縦延伸装置内の低速ロールに密着させて搬送されることを可能とし、延伸後のフィルム品質の維持に有効である。 The longitudinal stretching device of the present invention enables the unstretched sheet to be transported in close contact with a low-speed roll in the longitudinal stretching device, even if the thickness of the unstretched sheet made of a thermoplastic resin is large, and the film quality after stretching. It is effective to maintain.
本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施形態を説明するための縦延伸装置1を説明する図であり、図の左側から供給された連続する未延伸シート2を、連続する方向に走行させながら、縦延伸して縦延伸フィルム3として右側にある次工程(一般的には横延伸工程)に供給するものである。未延伸シート2は幅が0.5〜2.0m、厚みが1〜5mm程度であり、素材としては種々の熱可塑性樹脂を用いることが可能であるが、一般的にはポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)のような芳香族ポリエステルが使用されている。また、熱硬化性樹脂に無機微粒子または有機微粒子が分散されていても良い。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a
縦延伸装置1は、低速ロール群5、加熱延伸部6、高速ロール群7、および非接触予熱部8を基本構成要素としている。
The
低速ロール群5は複数の低速ロール5R(5R1〜5R4を個々に識別しない場合の記号)からなり、未延伸シート2が両面を交互に低速ロール5R表面に密着するように配置されている。図1において、低速ロール群5は4本の低速ロール5Rによって構成されているが、低速ロール5Rは4本に限定されるものではなく更に多くても良い。低速ロール5Rは直径が200〜400mmの金属製のロールであり、ハードクロムめっき処理やタングステンカーバイト溶射、フッ素樹脂被覆、セラミック被覆等の表面処理が施されていても良い。また、各低速ロール5Rは加熱手段およびロール表面温度を測定する温度測定手段を備えており、ロール表面温度が所定の値に加熱して維持する温度制御機能も有している。ここで、加熱手段としては、温水、加圧温水、加熱オイル等の熱媒の循環、誘導加熱、ロール内蔵カートリッジヒータなどが用いられる。各低速ロール5Rの温度制御に際しては、全て同じ設定温度とするよりも、上流側から下流側(加熱延伸部6側)に向けて、徐々に設定温度を上げることが望ましい。具体的な温度は熱可塑性樹脂の種類によっても異なるが、PET樹脂の場合では、低速ロール群5の最も上流側の低速ロール5R1で60〜80℃、最も下流側(加熱延伸部6の直前、図1では5R4)で100〜120℃程度である。
The low-
低速ロール群5の各低速ロール5Rは、未延伸シート2を所定の速度で搬送するように所定の周速度で回転するため、全ての低速ロール5Rが所定の回転数で駆動される駆動ロールであることが望ましいが、一部の低速ロールのみを駆動ロールとして他をフリーロールとしても良い。
The low-speed rolls 5R of the low-
加熱延伸部6は、未延伸シート2を、その材質である熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度まで加熱するための加熱機能を備えている。未延伸シート2は、低速ロール群5と高速ロール群7との周速差によって、縦方向すなわち走行方向に延伸されて縦延伸フィルム3になるため、加熱延伸部6において走行速度に変化が生じる。このため、加熱機能が未延伸シート2(または縦延伸フィルム3)に接触して加熱するものであると、未延伸シート2(または縦延伸フィルム3)の表面に摩擦によってスリキズを生じる懸念がある。このため、加熱機能としては非接触方式のものが望ましく、赤外線加熱器が一般的に用いられる。
The heating and
高速ロール群7は、複数の高速ロール7R(7R1、7R2を個々に識別しない場合の記号)からなり、縦延伸フィルム2の両面が交互に高速ロール表面に密着するように配置されている。図1において、低速ロール群は2本の高速ロール7Rによって構成されているが、高速ロール7Rは2本に限定されるものではない。高速ロール7Rは、低速ロールと同様に直径が200〜400mmの金属ロールであり、ロール表面に樹脂被覆、セラミック被覆、クロムメッキ等の表面処理が成されていても良い。また、高速ロール7Rは加熱延伸部6による加熱により高温になっている縦延伸フィルム3をガラス転移点以下に降温するための冷却手段を備えている。ここで、冷却手段として、一般的に冷却水循環が用いられる。
The high-
非接触予熱部8は、図1に示すように低速ロール群5の上流側に、図2に示す様に未延伸シート2の全幅にわたり配置され、未延伸シート2を加熱して軟化する加熱手段を有している。非接触予熱部8の加熱手段としては、数mmの厚みを有する未延伸シート2を軟化させるために、未延伸シート2の内部まで加熱出来るものが望ましく、赤外線加熱器やマイクロ波加熱器が好適である。赤外線加熱器の場合の波長は、熱可塑性樹脂に吸収されやすい0.8〜1.6μmに最大強度があることが望ましく、1.1〜1.5μmの範囲内にあることが更に望ましい。
The
また、未延伸シート2が低速ロール群5の最初の低速ロール5R1に接触する際に、ロールに接触する面よりロールと接触しない面の温度が高い方が、未延伸シート2両面の間の熱膨張差により、ロール面に沿って曲がり易くなる。このため、低速ロール群5の最初の低速ロール5R1と接触する面と反対側(図1における未延伸シート2の上側)に熱源81を配置することが好ましい(図3(a))。ただし、未延伸シート2の厚みが大の場合には、未延伸シート2を挟んだ反対側に熱源81より加熱能力の低い熱源82を配置しても良く(図3(b))、熱源82の代わりに熱線反射用のミラー8rを配置しても良い(図3(c))。ミラー8rとしては、熱線を有効に反射して、熱歪みによる変形を生じ難いものが望ましく、ステンレスの磨き板等が利用出来る。
Further, when the
以上の構成により、熱可塑性樹脂からなる未延伸シート2の厚みが大であっても、低速ロール群5の最初の低速ロール5R1に全幅にわたり密着し、その後の低速ロール5Rにも密着して加熱されることから、未延伸シート2を加熱ムラなく両面を予備加熱した状態で縦延伸することが出来る。
With the above configuration, even if the thickness of the
なお、本発明は二軸延伸フィルムの生産に適したものであるが、縦延伸のみを行って縦延伸フィルムの生産においても有効である。 Although the present invention is suitable for producing a biaxially stretched film, it is also effective in producing a longitudinally stretched film by performing only longitudinal stretching.
熱可塑性樹脂からなる延伸フィルムの生産に利用可能であり、特に厚いフィルムを高品質で生産する際に好適である。 It can be used for producing a stretched film made of a thermoplastic resin, and is particularly suitable for producing a thick film with high quality.
1 縦延伸装置
2 未延伸シート
3 縦延伸フィルム
4 二軸延伸フィルム
5 低速ロール群
5R 低速ロール
5R1 最初の低速ロール
6 加熱延伸部
7 高速ロール群
7R 高速ロール
8 非接触予熱部
81 熱源
82 熱源
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記未延伸シートが走行する方向の上流から下流に沿って、低速ロール群と、加熱延伸部と、高速ロール群とを備え、
前記低速ロール群は、前記未延伸シートを、複数の低速ロールに接触通過させて軟化温度付近まで予備加熱する機能を有し、
前記低速ロール群の最上流の低速ロールの更に上流側に、
前記未延伸シートを、前記低速ロール群と最初に接触する面よりその反対面の温度が高くなるよう、非接触で加熱する非接触予熱部を更に備えたことを特徴とする縦延伸装置。 A continuous unstretched sheet made of a thermoplastic resin, the unstretched sheet is stretched while running in a continuous direction to form a longitudinally stretched film, a longitudinal stretching apparatus,
Along the downstream from the upstream in the direction in which the unstretched sheet travels, a low-speed roll group, a heating stretching section, and a high-speed roll group,
The low-speed roll group has a function of pre-heating the unstretched sheet to near a softening temperature by contacting and passing through a plurality of low-speed rolls,
Further upstream of the uppermost low-speed roll of the low-speed roll group,
A longitudinal stretching apparatus further comprising a non-contact preheating unit for heating the unstretched sheet in a non-contact manner so that the temperature of the surface opposite to the surface that first comes into contact with the low-speed roll group is higher .
前記非接触予熱部が、前記未延伸シートが前記低速ロール群と最初に接触する面とは反対側のみに熱源を配置していることを特徴とする縦延伸装置。 The longitudinal stretching device according to claim 1,
The non-contact preheating part arrange | positions a heat source only on the side opposite to the surface where the said unstretched sheet contacts the said low-speed roll group first, The longitudinal stretching apparatus characterized by the above-mentioned.
前記非接触予熱部が赤外線加熱器からなることを特徴とする縦延伸装置。 The longitudinal stretching device according to claim 1 or claim 2,
The longitudinal stretching device, wherein the non-contact preheating section comprises an infrared heater.
前記赤外線加熱器から照射される赤外線の主波長が0.8〜1.6μmの範囲内にあることを特徴とする縦延伸装置。 The longitudinal stretching device according to claim 3,
A longitudinal stretching device, wherein a main wavelength of infrared rays emitted from the infrared heater is in a range of 0.8 to 1.6 μm.
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