JPH0647795A - 内部マンドレル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 結晶化を著しく抑制し、折径が極めて均一
で、平面性が良く、且つ、透明度、耐衝撃性、延伸性等
が優れた管状薄膜を製造する。 【構成】 熱可塑性樹脂より管状薄膜またはシートを製
造する際、押出機の環状ダイから押しだされた管状溶融
薄膜の内部に、外部環状冷却液槽と併用して、上部冷却
液噴出用環状スリットノズルを二段以上設けた管状薄膜
冷却用内部マンドレルを直接接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は熱可塑性樹脂より管状
薄膜またはシートを製造する際、押出機の環状ダイから
押しだされた管状溶融薄膜を内部に直接接触させること
により、極めて急速に冷却することが出来る冷却用内部
マンドレルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱可塑性樹脂より管状薄膜を製膜
する工程において押し出された薄膜を直接冷却液に接触
させて冷却するための各種形式の装置が提供されてい
る。例えば、内部溢流管外側壁を流下する溢流液に直接
圧着保持させながら急冷固化する方法（特公昭４５−３
５１９２号）、溢流液が流下する管径規制用二重管の下
部に別の冷却液が流れる螺旋状溝を設けて高速製膜性を
向上させる方法（特公昭４９−３１４７３号）及び冷却
液に接触させ冷却して固化させるとともに付着液を吸引
によって除去する方法（特公昭３９−２０７２号）等が
知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】延伸性に優れた薄膜を
造る最大の技術ポイントは、実質的に無定形な薄膜を如
何にして造るかにあり、そのためにはできるだけ速い速
度で冷却、即ち急冷する必要がある。内部冷却液によっ
て冷却された冷却用内部マンドレルと薄膜を接触させ
て、即ち、間接的に冷却する方法も種々提案されている
が、間接冷却による冷却速度は直接冷却液に接触させる
場合の冷却速度より明らかに小さい。

【０００４】又、単なる内部溢流冷却液による直接冷却
では部分的に滞留する冷却液の沸騰による冷却速度の低
下、あるいは流量斑による冷却用内部マンドレルへの部
分粘着等が発生し、均一な無定形薄膜を得ることが困難
である。例えば、前記の特公昭４５−３５１９２号は内
部冷却用内部マンドレルにおける水槽からの溢流によっ
て冷却する方法であるが、流下する溢流液は流速が遅
く、速くても下方へ移動している薄膜と同速である。従
って、薄膜に伴われて流下する冷却液は薄膜の保有する
余熱によって、高温となり部分的に沸騰するため冷却能
力の低下及び冷却斑の発生が著しい。この冷却能力の低
下を抑制するため流下速度を増やそうとすると水槽部の
ヘッド圧と外部冷却液の水圧とのバランスの均一性がく
ずれ、真円性の低下あるいは冷却斑によるヘイズなどの
外観斑の発生、更には厚薄斑の発生などによって品質の
良好な薄膜を得ることが困難になる。従って、高速製膜
するためには冷却液の温度を低温にして対応せざるを得
ないが、経済性の点で限界があり、高速製膜性に劣ると
言わざるを得ない。又、特公昭４６−３１４７３号は高
速製膜性を可能にするために、下部に螺旋状溝を設け、
下部内部冷却液によって冷却促進を図るものであるが、
上部の管径規制用二重管部の冷却は前記特公昭４５−３
５１９２号と大差なく二重管胴部での冷却能力に前記同
様の限界がある。又、特公昭３９−２０７２号は前記特
公昭４５−３５１９２号と同じく単なる内部溢流液によ
る冷却であり、高速製膜性に劣る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記の欠点
を解消するため、冷却用内部マンドレルを鋭意検討し、
冷却液噴出方向を改良することによって高速製膜性を改
良することに成功した（特願平３−１９２６８２号）
が、更に冷却能力を向上させることを鋭意検討した結
果、本発明に到達したものである。即ち、本発明は、環
状押出ダイの下方に結合され、ダイの環状スリットから
下向きに押し出される管状溶融薄膜を外部環状冷却槽と
併用して内側から冷却する直接冷却用内部マンドレルに
おいて、上部冷却液噴出用環状スリットノズルを二段以
上設けることを特徴とする直接冷却用内部マンドレルに
関する。即ち、上部冷却液噴出用環状スリットノズルを
二段以上設けて、層流の内部冷却液による多段冷却によ
って冷却能力を高め、高速製膜性を著しく向上させるこ
とに成功した。

【０００６】以下に本発明を実施例の図に基づいて具体
的に説明する。１は押出機に下向きに取り付けられた環
状ダイであり、押出機１によって溶融された熱可塑性樹
脂はダイの内部の樹脂通路２を通って環状スリット３よ
り下方に管状に押し出される。５は環状ダイから懸吊さ
れている冷却用内部マンドレルである。冷却用内部マン
ドレル５は主として圧空噴出ノズル部２０、上部冷却液
噴出用環状ノズル８、中部冷却液噴出用環状ノズル７、
管径規制リング部６、下部冷却部１５、シールリング部
１７の６つの部分からなる略円筒状を為している。内部
マンドレル５の最上部に上記バブル形状維持のための圧
空噴出ノズル２０及び発生するガス等を排出するための
排気口１９が設けられている。溶融管状薄膜４がダイ１
と冷却用内部マンドレル５との間に形成する上部バブル
部は冷却液排出口１８より排気される圧空及び上記排気
口１９から排気される圧空と、噴出ノズル２０から供給
される圧空とのバランスによって形状が維持される。環
状圧空噴出用ノズル部２０の下方に上部冷却液噴出用環
状ノズル８及び中部冷却液噴出用環状ノズル７が設けら
れている。あるいは、図３に示すように、上部一段冷却
液噴出用環状ノズル４３、上部二段冷却液噴出用環状ノ
ズル４２（二段の場合の８に相当する。）及び中部冷却
液噴出用環状ノズル４１（二段の場合の７に相当する）
の三段からなる冷却液噴出用環状ノズルが設けられる。
尚、場合によっては四段以上の冷却液噴出用環状ノズル
を設けることも出来る。冷却液噴出用環状ノズルを多段
にすることによって新鮮な（温度が上昇していない）冷
却液を管状薄膜４に順次吹き付けることが出来るため、
冷却効果を高めることが出来る。冷却用内部マンドレル
外壁を冷却液とともに管状薄膜４を摺動させて冷却する
場合、冷却液量には限界があり、冷却液槽に浸漬して多
量の冷却液で冷却する場合より冷却能力が小さい。しか
しながら、管状薄膜を成形する場合、単に冷却液槽に浸
漬して冷却したのでは薄膜の真円性などの均一性が劣
る。又、冷却液の流れが無いと薄膜との間に冷却液の境
膜層が生成し、冷却効果が著しく減少する。即ち、多段
の冷却液噴出用環状ノズルを設けることによって常に新
鮮な冷却液を供給できるとともに強制的な冷却液の流れ
によって境膜層を小さくすることが可能となり、冷却能
力を著しく高めることが出来る。二段以上からなる冷却
液噴出用環状ノズルの冷却液噴出方向は種々の取り合わ
せが可能であるが、最下段の環状スリットノズル７のノ
ズル方向は水平方向より下方にするのが好ましい。最下
段環状スリットノズル７のノズル方向を水平線方向ある
いは上方にすると下方に流下する冷却速度が薄膜の移動
速度と同程度かそれ以下となるため、薄膜と共に流下す
る冷却液の冷却能力が低下する。下方に噴出することに
よって冷却液の流下速度を薄膜の流下速度より速くで
き、薄膜の有する熱によって冷却液の温度が上昇するよ
り速く上方より低温の冷却液が流下して来るため、冷却
能力を著しく大きくすることが出来る。又、最上段の環
状スリットノズル（図２では８、図３では４３）のノズ
ル方向は冷却効果の高い向流冷却を行うため、水平方向
より上方にするのが好ましい。図３の三段冷却の場合の
中間に位置する環状スリットノズル４２のノズル方向は
上方、下方何れでも良いが製膜される樹脂の特性によっ
て適宜選択される。又、最上段の環状スリットノズルの
形状は、上記と同様に製膜される樹脂の特性によって決
定される。例えば、冷却による固化速度が速い樹脂に対
してはノズル上部の堰部８’の高さｈは低くて良く、逆
に固化速度が遅い樹脂に対しては堰部８’の高さｈを高
くする方が効果的である。図２及び図３において、内部
冷却液の内部流通溝９〜１１、５０〜５３内に整流板１
２が設けられ、これによって冷却液の流れは整流化さ
れ、冷却液を外周方向に均一に噴出することが出来る。
環状スリットノズル７の下側は管状薄膜４の管径を規制
するための表面平滑な管径規制用リング６であり、管状
薄膜４は前記の上部冷却液噴出ノズルから噴出される冷
却液に冷却され、又は冷却されながら更にこのリング６
の外周部に至りこのリング６の直径により管径が規制さ
れながら冷却される。薄膜４はリング６の直径により規
制されるが、このリング６の外周と管状薄膜４の間には
前記のノズル７から高速で噴射される冷却液が膜として
介在するので、実質的にリング６の表面と薄膜４とは直
接には接触せず、その結果、薄膜４の内面に擦傷などが
生じないなどの特徴がある。上部冷却液内部流通溝９の
すぐ下部に、下部冷却液内部流通溝１１を設けて、ここ
から、管径規制リング６の内側に設けられている螺旋状
溝１４に下部冷却液が供給され、溝に沿って流下するよ
うになっている。螺旋状溝１４は１本又は２本以上が平
行して並んでいても良く、下部冷却液がこの螺旋状溝１
４を通って円筒体１５の上端から下端に流れ、螺旋状溝
１４の下端より円筒体１５の下端部にある排液口１６へ
流出するようになっている。下部冷却部の下方にシール
リング部１７が設けられており、薄膜４を介して外部冷
却槽３０の底部に設けられている弾性物質３１との押し
合いによって外部冷却液が下方に漏洩するのを防止する
とともに、内部冷却液が漏洩するのも防止する。上部か
ら流下してきた内部冷却液はスムーズに排液口１６に排
出される。更に、弾性物質３１との押し合いによって薄
膜の引取に対するブレーキ効果を有し、薄膜の自重等に
よる引取速度の変動を抑制する重要な機能を有する。こ
のブレーキ効果を適度に調節するために薄膜製造に用い
る材質に応じてシールリング１７の材質及び表面粗度等
が選定される。又、ダイ中央部を貫いて上部圧空排出孔
２２、上部バブル形成用圧空導入孔２３、上部冷却液導
入孔２４、中部冷却液導入孔２５、下部冷却液導入孔２
６、下部バブル形成用圧空導入孔２７、下部圧空排出孔
２８及び内部冷却液排出孔２９が設けられている。尚、
冷却液噴出用環状ノズルが三段以上の場合はそれに対応
した冷却液導入孔が設けられる。このようにして冷却成
形が完了した管状薄膜は常法通りの方法で折り畳みロー
ル群３２によって徐々に折り畳まれ、ニップロール３３
で引き取られる。本発明に用いる外部冷却槽３０は通常
知られた形式の物で充分であり、槽内の冷却液はオーバ
ーフローにより部分的に更新されながら液面が内部マン
ドレルの液面位に調節される。

【０００７】

【効果】以上の如く、本発明の内部マンドレルは環状ダ
イのスリットから下方に押し出された溶融管状薄膜の異
常変形を防止して管径を規制しながら多段の冷却液流に
よって効果的に極めて急速に冷却するものであり、さら
に、下部内部冷却液と外部冷却液とによって急冷効果を
高めたものであり、比較的短い冷却用内部マンドレルと
外部冷却槽の組合せにより極めて高速で製膜する事が可
能であり、更に延伸時のトラブルも減少できる。又、管
状薄膜は冷却用内部マンドレルを通過する間に内外両冷
却液と殆ど同一温度まで冷却成形を完了するので、冷却
用内部マンドレルを離れた後は収縮や異常変形を受ける
おそれがなく、折径が極めて均一で、平面性が良い管状
薄膜を製造することが出来る。特に結晶化しやすい熱可
塑性樹脂の製膜に当たっては冷却速度が極めて速いため
結晶化を著しく抑制し、このため透明度、耐衝撃性、延
伸性等が優れた管状薄膜を製造する事が出来る。

【０００８】

【実施例】以下実施例により更に具体的に説明するが、
本願発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
ポリプロピレン（ＭＩ＝２．３、エチレン含量４％）を
樹脂温度２６０℃において押出口径３００ｍｍφの環状
スリットを有する環状ダイより溶融管状薄膜を押出し、
図１に示す如き形状の冷却用内部マンドレル５の外壁を
摺動させ、折り畳みロール群３２で折り畳んだ後、引取
ニップロール３３により３０ｍ／ｍｉｎで製膜引取を行
なったが、該冷却用内部マンドレル５より噴出される内
部冷却液と該冷却用内部マンドレル５の底部が貫通し、
弾性体３１を有する外部冷却液槽３０中の外部冷却液に
よりフイルムを内外より同時に冷却を行なった。使用し
た冷却用内部マンドレルは図２に示す管径規制リング６
の肩部の最大径２９８ｍｍφ、胴部の長さ１２５ｍｍ、
円筒体１５の胴部の長さ２７０ｍｍ、シールリング１７
の最大径２９６ｍｍφであり、冷却用内部マンドレル外
面の樹脂と接触する面は鏡面クロームメッキが施されて
いる。圧空導入管２３、２７より供給される圧空と圧空
排出管２２及び２８より排出される圧空とをコントロー
ルしてそれぞれ上部及び下部の薄膜バブルを形成させ
た。又、２０℃の地下水を内部上部冷却液導入孔２４に
１．１ｔ／時、内部中部冷却液導入孔２５に０．９ｔ／
時の各流量で供給し、０．８ｍｍのスリットギャップを
有する環状スリットノズルより噴出させた。上部冷却液
は水平方向より上方に噴出させ、薄膜４を向流冷却し、
中部冷却液は水平方向より下方に噴出させて薄膜４と共
に流下しつつ冷却するようにした。内部上部冷却水は一
部オーバーフローして共通排液口１３へ流出し、さら
に、上部冷却液噴出用環状ノズル８と中部冷却液噴出用
環状ノズル７との間に設けられている排出口から共通排
出口１３へ流出する。又、内部中部冷却水は上記ノズル
間の排液口から共通排液口１３へ流出するとともに、下
方へ通過する薄膜４とともに流下して下部排液口１６へ
スムーズに流入し、一時的に冷却用マンドレルの内部で
合流するとともに、内部冷却液排液口１８及び内部冷却
液排出口２９を経て外部へ排出された。

【０００９】一方、内部下部冷却液導入孔２６に、同じ
く２０℃の地下水を１．２ｔ／時の流量で供給し、整流
板１２の付属する下部冷却液内部流通路１１を経て傾斜
角１２度を有する１２本の螺旋状溝１４を流下させた。
下部冷却水は排液口１６を経て冷却用内部マンドレルの
内部に流入するので内部冷却液排液孔２９を通じて外部
へ排出した。一方、外部冷却層３０へは同じく２０℃の
地下水を３．４ｔ／時の流量で供給し、薄膜４の外部よ
り冷却を行なった。この時上部内部冷却水の水位と外部
冷却水の水位とがほぼ等しくなるように外部冷却槽３０
の水位を調整した。

【００１０】外部冷却水は弾性体３１をシールリング１
７へ押しつける事により下方へ漏洩するのを防止した。
同時にこの押しつける圧力を調整し、薄膜の引取に対す
るブレーキ作用をコントロールして薄膜の自重落下ある
いは逆の場合の薄膜のビビリ（フイルムとシールリング
あるいは弾性体との滑りが低下して引取方向の振動が出
る現象）を抑制した。以上のようにして得られた薄膜は
平均厚さ３００μｍで厚薄斑の範囲は１０μｍであり、
透明性も非常に良好であった。

【００１１】比較例 実施例において上部冷却液噴出用環状ノズル８を除去し
た内部マンドレルにおいて、実施例と同様にして管状薄
膜４を冷却したところ、冷却効果が劣るため透明性が低
下し、延伸性も悪化した。実施例と同様の透明性を得る
ためには製膜速度（ニップロール３３による製膜引取速
度）を２３ｍ／ｍｉｎまで低下させる必要があった。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷却用内部マンドレルの構造の全体を説明する
略図である。

【図２】実施例における冷却用内部マンドレルの冷却部
の詳細説明図である。

【図３】スリットノズルが三段の場合の冷却用内部マン
ドレルの冷却部の詳細説明図である。

【符号の説明】

１ 押出機に下向きに取り付けられた環状ダイ ２ ダイ内部の樹脂通路 ３ 環状スリット ４ 溶融管状薄膜 ５ 冷却用内部マンドレル ６ 管径規制リング部 ７ 中部冷却液噴出用環状ノズル ８ 上部冷却液噴出用環状ノズル ８’ノズル上部の堰部 ９ 中部冷却液内部流通溝 １０ 上部冷却液内部流通溝 １１ 下部冷却液内部流通溝 １２ 冷却液整流板 １３ 共通排液口 １４ 螺旋状溝 １５ 下部冷却部 １６ 下部排液口 １７ シールリング部 １８ 冷却液排出口 １９ 発生するガス等を排出するための排気口 ２０ 圧空噴出ノズル部 ２１ 圧空噴出用整流板 ２２ 上部圧空排出孔 ２３ 上部バブル形成用圧空導入孔 ２４ 上部冷却液導入孔 ２５ 中部冷却液導入孔 ２６ 下部冷却液導入孔 ２７ 下部バブル形成用圧空導入孔 ２８ 下部圧空排出孔 ２９ 内部冷却液排出孔 ３０ 外部冷却槽 ３１ 弾性物質 ３２ 折り畳みロール群 ３３ ニップロール ４１ 中部冷却液噴出用環状ノズル ４２ 上部二段冷却液噴出用環状ノズル ４３ 上部一段冷却液噴出用環状ノズル ５０ 下部冷却液内部流通溝 ５１ 中部冷却液内部流通溝 ５２ 上部二段冷却液内部流通溝 ５３ 上部一段冷却液内部流通溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂用環状押出ダイの下方に結
   合され、ダイの環状スリットから下向きに押出される管
   状溶融薄膜を外部環状冷却液槽と併用して内側から冷却
   する直接冷却用内部マンドレルにおいて、上部冷却液噴
   出用環状スリットノズルを二段以上設けることを特徴と
   する管状薄膜冷却用内部マンドレル。
2. 【請求項２】 最上段上部冷却液噴出用環状スリットノ
   ズルが水平方向より上方に向いていることを特徴とする
   管状薄膜冷却用内部マンドレル。
3. 【請求項３】 最下段上部冷却液噴出用環状スリットノ
   ズルが水平方向より下方に向いていることを特徴とする
   管状薄膜冷却用内部マンドレル。