JPH03205125A - 加熱された重合体フイルムの冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冷却液体中に加熱されたフイルムを搬送し、
次にフイルムが冷却液体を出た後フィルムに付着して残
っている冷却液を除去することによって加熱された重合
体フィルムを冷却する方法に関する。本発明は特に分子
的に配向しうる重合体フイμムを長手方向に延伸する方
法に関する。

重合体フイルムを作る押出法においては、溶融重合体を
スロット状オリフイスを通して押出し、押出された重合
体を急冷ドラム上に受け入れ、その上で押出されたフイ
Ｎムの温度は重合体の軟化範囲を通って充分に急速昏こ
下げられ、実質的に非晶質のフイルムを得る。フイルム
が軟化範囲の下端で、重合体の二次転移温度の上にある
間に急冷されたフイルムを長手方向及び横方向に延伸す
ることによって、フイルムは分子配向を受け、フイルム
の種々の物理的性質、特に引張強さにおける改良をもた
らすことができる。

フイ〃ムの長手方向延伸は通常フィルムを先ず一連のゆ
っくりと回転するローラーの周囲に通し、次いでより早
く回転する一連のローラーの周囲に通し、そして二つの
一連のローラーの異なる速度により、その上に印加され
るけん引力の下でフイルムは塑性伸びを受けるような温
度に二つの一連のローラー間でフィルムを加熱すること
によって達成される。

延伸後フイルムの冷却はより早く回転するローラーをノ
イμムの二次転移温度より充分に低い温度に冷却するこ
とによって行われる。フイルムを加熱し、冷却し、延伸
する前述した工程は、重合体フイルムを製造する方法に
関するＵＳＰ第４０９３６９５号に記載されている。

この方法は一定の欠点を示し、その最も重要なのは次の
通りである： 延伸が生起するフィルム通路の長さである延伸距離がか
なり長く、結果的にフイルムのビードエツジを生ぜしめ
るフイルムのかなりのヰツクインが存在する。

更にフイルムの連続する冷却ローラーとの交互接触がフ
イルム中にカーブ形成応力を生ぜしめ、これがフイルム
の幅にわたって不均一な熱伝達を生ぜしめる。

最後に、フイルムが延伸力を受けている間にけん引ロー
ラーとそのフイルムの接触によりフイルムの表面品質の
低下が生ずる。

前述した欠点をかなり減少させる改良された長手方向延
伸法が提供された、この方法はフィルム温度を上昇させ
るため、しかし塑性フイルム伸びを生ぜしめるには不充
分な高さにフィルムを予備加熱し、次いでフィルムを延
伸力の下で直ちに塑性伸びが生ずる温度に延伸加熱し、
最後にフィルムを冷却水の浴中に浸漬することによって
フイルムを急速に冷却することを含む。

この方法はＥＵ　Ｂｌ第００２２２７８号に記載されて
いる。

この方法は前述した困難を克服しうるのであるが、実際
には、一定のフイルム速度から上ではそれがフイルムか
ら冷却水を満足できる程除去することが困難になるため
生産速度が限定される欠点を示す。

事実問題として、逐次絞りローラー上にフイルムを通す
ことによる冷却水の除去は水の完全除去をもたらさない
こと、及びエアナイフ等による分離した滴又は液の島の
形でフイルムに接着している残存水の除去は不可能とは
言わないまでも非常に困難であることを示した。ゴム棒
の形での絞り手段によるフイμムからの冷却水の除去は
良好な結果を生ぜしぬない。エアナイフによる冷却水の
除去は、僅かに良い結果を生ぜしめるが、なお実際に約
ＳＯＳ／分に限定される生産速度をもたらす。勿論乾燥
によってフイノレムから残存水を除くことは可能である
、しかしこの工程は大量のエヰνギーを必要とすること
からこの乾燥は望ましくない。更にフィルムの乾燥はフ
ィルム表面に乾燥汚れを生ぜしぬ、これは透明像を担持
する写真支持体としてフイルムを使用する場合問題を形
成する。

本発明の目的はフイルムに冷却液を付与することによっ
て加熱された重合体フイルムを冷却する改良された方法
を提供し、この方法は冷却されたフイルムからの液の除
去を従来技術の方法よりも容易にかつ高いフイ〃ム速度
で行うことができることにある。

本発明によれば、加熱されたフイ〃ムの両面に冷却液を
付与し、フィルムの温度が充分に低下した後フィルムか
ら冷却液を除去することによって加熱されたフィルムを
冷却する方法において、冷却されたフィルムに接着する
冷却液とフイルムの湿潤接触を、初めに冷却されたフイ
ノレムと接触している液の粘度よりも小さい粘度を有す
る液とフイルムの湿潤接触により置換させ、次にフィル
ムから小さい粘度を有する液を除去することを特徴とす
る● 小さい粘度を有する液でのフイルムの湿潤はより容易に
、即ちより速くかつより完全な液を含まぬフイルムをも
たらす。

本発明方法の一つの実施態様によれば、初期と冷却され
たフィルムの湿潤接触をより小さい粘度を有する液との
湿潤接触により置換することは、フィルムを加熱帯域中
に通し、これによって冷却されたフィルムに接着してい
る冷却液の温度を上昇させ、これによってその粘度を低
下させることによって行う。

本発明方法の別の実施態様によれば、初期液とフイルム
の湿潤接触をより小さい粘度を有する液との湿潤接触に
より置換することは、小さい粘度を有するかかる液体中
に、例えばかかる液を満した開放タンク中にフイルムを
通すことによって生ぜしめる。小さい粘度を有するかか
る液は、冷却液と基本的に同じであることができる、し
かし高温でその粘度が小さいものである、しかし前記液
は異なる液であることもできる。

フイルムは、何れかのフイルム側で形成すべき液ピーク
を充分に伸ばす距離にわたってガイドローラーと何ら接
触することなく上方に向って夕冫クを出るのが有利であ
る。「液ビーク」なる語は、本明細書において、細長い
等辺三角形の形を有するフイルム面上の液の層を表わし
、三角形の底は夕冫ク中の液の自由面に又はその近くに
あり、三角形の頂点は底の上数静までの範囲でありうる
高さに位置する。液ピークの三角形は、それ自体が液の
粘度と表面張力の間の力学的平衡及びフイルムの速度の
結果として作られる幾何学的な形である。

三角形の周囲縁は湿潤フィルム面ε乾燥フィルム面の間
の境界を垂直に形成する。更に液ピーク内には残らずに
、フィルムの中央帯域でフイルムに沿って運ばれるよう
になりうる少量の残存液、通常は分離した小滴の形での
液があってもよい。この現象は特に高いフイルム速度で
生ずる。

本発明の好適な実施態様によれば、かかる残存液は、液
ピークの頂点と接触するように前記残存液を下方に向っ
て押し進める加圧空気の噴射によってフイルムから除去
される。

前記空気噴射のため満足できる位置は、フイルムの移動
方向に沿って従って、液ピークの頂点の丁度下流である
。

実際には、増大するフイルム速度で、液ピークの高さが
重大になって来る、そして液ピークが高くなればなる程
、実際に見られるように、その頂角は小さくなり、それ
と平行してその頂点の高さ安定性は悪くなる。このこと
は空気噴射の位置を正確に決めることが困難になること
を意味する、何故ならそれらが液ピークの頂点の予期せ
る位置のはるか下流にすぎるとき、それらの効果は不満
足であるからであり、一方それが返すざると、それらは
液ピークの頂点に対して場合によっては下流位置になる
ことがあり、これは液ピークの割れ又は破壊を生ぜしぬ
、結果として完全液除去の目的を破壊することがある。

本発明の別の実施態様によれば、液ピークの高さは液ピ
ークを二つ以上の副ピークに割ることによって減少させ
る。これは本発明の一実施態様によれば液面上への空気
ジェットをその底近くの位置で指向させ、これによって
液層の一体性を破壊し、その代りに二つの副ピークを生
ぜしめることによって達成できる。

或る操作条件の下では、小さい粘度を有する液を用いた
夕冫クをフイルムが出るεき液ビークはフイルム上に自
然発生的に形成されず、その代り接着液層はフ４ｙムの
数ｄｓ上方への移行後収縮を開始することが見出された
。本発明方法の興味ある実施態様によれば、フイルム上
の液ピークの開始は、フイＭムの面で相互に向って接着
液層の縁を押し進める力を付与することによって改良さ
れる。かかる力は、フイルム縁に近い位置で、フイルム
面に沿って衝突し、フイルムの中央に指向させた加圧空
気の噴射によって確立できる。

本発明は、延伸後冷却液の浴中に運ぶことによって急速
に冷却される実質的に非品質のポリエチレンテレフタレ
ートフイルムの長手方向延伸との関係において特に重要
である、従って以後説明する例はかかるフイルムの製造
に関して示す。しかしながら本発明は、他の場合におけ
る加熱された重合体フイルムの冷却例えばフイルムが押
出しダイを溶融状態で出、それを実質的に非品質状態で
保つため急速に冷却しなければならないときの重合体の
フイμムの急冷にも適用できる。

本発明を添付図面を参照して実施例によって以下説明す
る。

第１図は本発明方法によりフイルムを長手方向に延伸し
、続いて冷却するための装置の一実施例の略図である。

第２図は第１図の矢印２に従って見た図である。

第３図は第２図の３−３′線での水平断面図である。

第１図に示した例を参照すると、重合体フィルムを長手
方向に延伸する装置は、第一速度Ｖ１で，当業者に知ら
れている好適な手段で駆動される一連の三つのローラー
１０．１１及びＩ２、及び第二速度Ｖ．で駆動される三
つのローラー１３．１４及び１５を有し、Ｖ＊／Ｖ＋（
’）商がフイルムの延伸比を決定する。

ローラー１０〜工５は当業者に知られている如く高度に
研磨された鏡状表面仕上りを有する鋼製ローラーである
ことができる。

二連のローラーの機能は、それらの間に広がるフイルム
ウエプ部分中に、フイルムが延伸温度に加熱されている
とき、フイルムの長手方向延伸に好適な長手方向延伸力
を生ぜしめることにある。

ローラーは本発明のフイルム延伸の例において適切な熱
機能を有しない。このことは、原則的にローラーの温度
はそれらの接触状態に入るフイルムの温度に等しいこと
を意味する。しかしｒｌがら実際にはフイルムの温度と
これによって接触されるローン−の温度の間に小さい差
が存在しうることは理解すべきである。

フイルムの予備加熱はフイルム１８の通路の両側に対称
的に置かれた第−１Ｒヒーター１６及び１７によって生
ずる。延伸温度へのフィルムの加熱はフイルムの通路の
両側に同様対称的に置かれた第二のＩＲヒーター２０及
び２ｌによって生ずる。

延伸されたフイμムの冷却はタンク２２中に含有された
冷却水ｌ９中にフィルムを搬送することによって生ずる
。液のレベルは線２３で示す。

冷却ステーションを通るフイルムの案内は冷却水中に浸
漬した自由に回転するローラー２４及び２５によって生
ずる。

長手方向延伸のため、及び重合体フイルムを冷却水を有
する浴中に搬送してそれを冷却するための図示した装置
についての更に詳細はこの明細書の導入部で引用したＥ
Ｕ　Ｂｌ第００２２２７８号に見出すことができる。

冷却されたフィルムは自由回転ローラー２６及び２７を
とって冷却ステーションを出る、ここでフイルムに接着
している冷却水の実質的な部分は絞り取られる。

フイルムは次に、冷却水１９の粘度より小さい粘度を有
する水２９を含有するタンク２８を通って搬送される。

容器３０は加熱手段３１によって一定温度で保たれた水
２９の供給源を含む。ボンプ３２はステーション２８を
通る水の循環を維持する。ステーション２８には、一定
レベ〜３３で水を維持するためのオーバーフロー手段等
を設ける。

フィルムは、ステーション２８中で自由回転のため装着
されたローラー３４の周囲を通って引かれ、次いでけん
引ローラー１３．１４及び１５に向って上方に真直ぐに
移動する。

ローラー１３の方向でタンク２８を出るフイルムは各面
に高さｈを有する水ピークを示す。

水ピークの底は水レペル３３と実際上一致する（第２図
参照）。

水ヒークの頂点３９は僅かに丸くなっている、その半径
は測定困難であるが、１〜数信の範囲であると考えられ
る。

水ピークの自由面は不動ではないが、垂直に下方に向っ
て走り、操作中連続的に僅かに横方向広がりを受ける多
数のストランド状氷塊を担持する。

これらの水の下方に向って流れるストランドは、それら
の間のより不動の氷塊と共に、単位時間当りの浴からノ
イνムによって引き出される水の量と平衡状態にある。

水ピークの周囲縁は、水ピークの頂点３９を除いてはフ
イルムの湿潤面と乾燥面の間に明瞭な境界を形成し、安
定である、水ピークの頂点３９は、フイルム速度が増大
するに従って、水ピークから取り出され、フィルムに沿
って運ばれる水滴の量が増大することが示される。この
現象は、水ピークの頂角、及びフィルムの速度によって
数鼾の幅にわたって拡がる。

水ピークの頂点からとり出され、フィｐムによって運ば
れる水滴はノズル３５及び３６がらの空気噴射によって
フィルムから除去され、水ピークの頂点と接触するよう
残存水を吹きもどし、これによって前記水は水２９に向
って運び去られる。

この装置の操作に当って、増大するフイルム速度で、水
ピークの確立は、底３８が破線４１で例示した如きレベ
ルまで上方に変位するようになり、従って水ピークはそ
れに応じて高い位置に来るようになり、頂点３９がノズ
／ｌ／３６を越えた位置を得ることがあるという意味で
、不確定になることがある。

ノズルの再調整は問題を回避できるが、水ピークの底が
形成されるレベル４ｌが不安定であり、従って水ピーク
の位置が変化し、ノズ〃３６に対する頂点３９が変化し
て装置の操作に臨界性を残す。

従って水ピークの開始を促進するための手段をとること
が重要である。かかる手段は第２図及び第３図に示す如
くフイルムの縁近くに置いたノズル４２及び４３によっ
て作られる空気噴射の使用を含む。

ノズル４２及び４３はそれぞれ、約２Ｇの長さを有する
水平スロット状開口を有し、それらは、フイルム両面に
衝突し、フイルムの両面で接着する水の層の縁を相互に
向って、即ちフイルムの中央に向って押し進め、これに
よって接着水層の三角形が直ちに生じはじめるよう水平
面に置いた空気噴射を生ぜしめる。ノズＡ／４２及び４
３の好適な位置は水２９のレベ３／３３の上ｌｃＷＬ〜
約５ｃＩＬである。

本発明方法によって得られる改良を、下記実施例によっ
て示す、実施例１は第１図による装置の操作を示し、実
施例２は、ローラー２６，２７及びタンク２８のない冷
却ステーション２２を有するＥＵ　Ｂｌ第００２２２７
８号による装置に関する、従ってフイノレムはローラー
２５からけん引ローラーに向って上方に直接搬送される
。

実施例　ｌ ０．５７４ｌ／９の固有粘度を有するポリエチレンテレ
フタレート重合体を、フイμム形成オリフイスを有する
押出しダイによって２９０℃の温度で押出した。溶融重
合体を、急冷ドラム上に受け入れ、最後の急冷ドラムを
フイルムが離れると”Ｉ！３７．０℃のフィルム温度を
生ぜしめた、そして非品質フイルムは０．４％の結晶度
を有していた。フイルムを、約４０℃の表面温度で保っ
たローラー１０．１１及び１２に供給した。

フィルムの厚さは１１００ｍであった。

第一セットのＩＲヒーター１６及びｌ７の各々は、１０
個の平行に間隔を置いた中波長型のＩＲランブを有し、
その各々は５０ｗ／線備の電力消費であった。ランプの
放出スペクトル最高は約２．３μ解の波長で位置した。

フイＮム送行方向と平行に測定したヒーター１６及び１
７の長さは２５備であった。ヒーター１６及びｌ７を出
るフィルムの温度は７９℃になった。

第二セットのＩＲヒーター２０〜２ｌはそれぞれ短波長
型のＩＲランブを有し、それぞれ８０ｗ／線備の電力消
費であった。ランプの放出スベクトｙｖの最高は１．２
μ桐；位置した。輻射エネμギーがフイルム上に収斂す
る線３７と冷却液のレベル２３の間の距離は２０ｔｇで
あった。

フィルムの延伸比は、ローラー１３，１４．１５と、１
０，１１．１２との間の相当する速度差を用いて１：３
．４に設定した。相当する延伸速度は２０００００％／
分になった。

延伸し７たフイル轟を、冷却媒体として脱イオン水を含
有する冷却ステーション２２を通して引いた。水は２０
’Ｃの温度で保った。

次いでフイ〃ムは、同様に脱イオン水を含有するが６０
℃の温度で保ったステーション２８中を通して引いた。

ノズ１ｖ３５及び３６はＱ，　５　Ｘ　Ｏ．　５　ｗｘ
の水平開口を有し、水平に対し７５°の角度で下方に向
って傾斜させた。ノズＡ／３５及び３６での空気圧は４
バーノレであった。

ノズル４２及び４３での空気圧４バールであった。

延伸されたフィルムの速度Ｖは、エアナイフ３５及び３
６によって水がフイルムからもはや完全には除去されな
くなる前、ＳＯＷ／分まで増大できた。両フィルム面上
の水ピークの高さはそのとｔｈ＝４．０１になった。

エアナイフ３５．３６の空気圧及び空気の速度は、水ピ
ークの頂点を越えてフイルム面から残存液を吹き払うた
めには無限に増大させることはできないことを理解すべ
きである、何故ならこれはフイルムに望ましからぬ振動
を生ぜしぬ、それは大き１２エネルギーを必要とし、そ
してそれは保護されていない運転者にとって許容し得な
い騒音レベルを生ぜしめるからである。

実施例　２ 装置は、ローラー２６及び２７を除き、フイルムを破線
で示すローラー４４の如き中間の追加ローラーを通して
真直ぐ上方に向ってローラー２５から導いて変えた。

空気ノズＩｖ３５．３６及び４２．４３は新しいフイル
ム通路に向って対応して移した。

延伸条件は変えず、延伸されたフイルムの速度Ｖは、水
がフイルムからエアナイフ３５及び３６によってもはや
完全に除去されなくなる前６５１ｌＳｌ分まで増大する
ことができただけであった。高さｈは４．０ｍになった
。

前記実施例は、本発明による方法が、現存する装置に僅
かな投資をすることで、大体２５％の生産速度の増大を
得ることができたことを示している。

本発明は前記実施例及び説明に限定されない。

タンク２８の水の酸性度を、９１３〜６に相当する価に
調整することによって、水ピークの高さを減少させるこ
とができ、かかるピークの頂点の位置の安定性をそれに
応じて増大させることができる。事実として、例えば４
のｐＨ値は、３５％まで水ピークの高さの低下をもたら
すことができる。これについてのより詳細な情報は本願
と同日付の出願（１）に見出しうる。

水ピークの高さは又各ピークを二つ以上の副ピークに割
ることによっても低下させることができる。これは第２
図に示してある、これは特別ノズル４５が殆ど同じ幅の
半分ずつ二つに水ピークを分ける空気噴射を生ぜしめる
。相当する空気ノズ〜は、ビーク４０に対するノズＮ３
６に従って操作するためかかる副ピークの頂点のすぐ下
流に設けなければならない。

本発明によるフィルムからの液の改良された除去は、重
力でフイルムから流下する液ピークの形成に基づく必要
はない、何故ならローラースクレーバー、エアナイフ等
を含む普通の液除去の操作は、低下した粘度を有する液
で初期冷却液の置換によって同様に容易になるからであ
る。しかしながらフィルム横断線に沿って一体的に接着
液を除去することは困難を残す、何故なら尚残る残存液
は除くのに非常に難しいからである。

最後に本発明方法の適用は、比較例に示した如くポリエ
チレンテレフタレートに限定されず、それらが好適な延
伸温度にある間、長手方向延伸によってそれら自体に分
子配向をもたらすか、又はキャスト後水浴を通して運ぶ
ことによって急冷される当業者に知られている他の重合
体フィルムにも同様に拡大できる０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法によりフイルムを長手方向に延伸し
、続いて冷却するための装置の一例の略図であり、第２
図は第１図の矢印２に従って見た図であり、第３図は第
２図の３−３′での水平断面図である。 １０〜１５−一一けん引ローラー　１６．１７一−−　
ＩＲヒーター　ｌ８一一一フイルム、２０，２１−一一
延伸ヒーター　２２−一一タンク、２４〜２７−一一フ
イルムガイドローラー　２　８　−−−タンク、２９−
一一加熱液、３０−一一タンク、３１−一一ヒーター　
３２−一−ボンブ、３　４　−−−フイルムガイドロー
ラー　３５．３６−−一エアナイフ、３８一一一水ビー
クの底、４０−一一水ピーク、４ｌ−−一水ビークの別
の底、４２．４３−−−　縁エアノズル、４４−−−フ
ィノレムガイドローラー、４５−一一中央エアノズノレ
、４６．４７−一一水副ピーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加熱された重合体フィルムの両面に冷却液を付与し
   、フィルムの温度を充分に低下させた後フィルムから冷
   却液を除去することによつて加熱された重合体フィルム
   を冷却する方法において、冷却されたフィルムに接着し
   ている冷却液とフィルムの湿潤接触を、冷却されたフィ
   ルムと初めに接触状態にある液の粘度より小さい粘度を
   有する液とフィルムの湿潤接触で置換させ、続いてフィ
   ルムから小さい粘度を有する液を除去することによつて
   フィルムからの冷却液の除去を行うことを特徴とする方
   法。 ２、小さい粘度を有する液との湿潤接触による初めの液
   とフィルムの湿潤接触の置換を、フィルムを小さい粘度
   を有するから液体中に通すことによつて生ぜしめる請求
   項１記載の方法。 ３、小さい粘度を有する液が基本的に冷却液と同じであ
   るが、冷却液より高い温度であり、これによつてその粘
   度が小さい請求項２記載の方法。 ４、小さい粘度を有する液との湿潤接触による初めの液
   と冷却されたフィルムの湿潤接触を、フィルムを加熱帯
   域中に通し、これによつてフィルムに接着した初めの液
   の温度を上昇させ、その粘度を減少させることによつて
   生ぜしめる請求項１記載の方法。 ５、小さい粘度を有する液の除去を、液にとつて何れか
   のフィルム側に形成する充分な長さである距離にわたつ
   て真直ぐ上方に向つてフィルムを搬送することによつて
   生ぜしめる請求項１〜４の何れかに記載の方法。 ６、加圧空気の噴射により液ピークの頂点の下流、即ち
   フィルムの移動方向に従つてフィルムに接着したままで
   いる液を吹き払う請求項５記載の方法。 ７、かかる吹き払いを液ピークの頂点を含むフィルムの
   長手方向帯域に限定する請求項６記載の方法。 ８、残存液の吹き払いを、液ピークの頂点に含まれる液
   とかかる液が接触状態に入るような方法で生ぜしめる請
   求項６記載の方法。 ９、何れかのフィルム面に接着している液層の縁をフィ
   ルムの中央に向つて押し進めることにより上方に向つて
   移動するフィルム上での液ピークの形成を促進する請求
   項５〜８の何れかに記載の方法。 １０、かかる押し進めを、上方に向うフイルムコースの
   開始点近くの位置で、フィルムの縁近くに置いた加圧空
   気の噴射によつて行う請求項９記載の方法。 １１、何れかのフィルム側上で形成する傾向のある液ピ
   ークを少なくとも二つの副ピークに分割する請求項５〜
   ９の何れかに記載の方法。 １２、かかる分割を、垂直コースの開始点近くの位置で
   、水ピークの表面に空気ジェットを指向させて行う請求
   項１０記載の方法。 １３、冷却液が水である請求項１〜１２の何れかに記載
   の方法。 １４、小さい粘度を有する液が水である請求項１３記載
   の方法。 １５、前記液のｐＨが６〜３である請求項１４記載の方
   法。 １６、水のｐＨを、６〜３の設定値で正確に維持するよ
   う制御する請求項１５記載の方法。 １７、フィルムを長手方向に延伸するため、フィルムを
   その二次転移温度より上の温度に加熱し、小さい粘度を
   有する液の温度が冷却液の温度より高いが、フィルムの
   二次転移温度より低い温度である請求項１〜１６の何れ
   かに記載の方法。