JPH0698671B2 - 溶融押出式フイルム成形の膜厚制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、溶融押出式フィルム成形時において、フィル
ムの偏肉を除去して、均一な厚さとなるように制御した
り、フィルムの厚さを、局部的に自在に制御したりしう
るようにした、合成樹脂製フィルムの膜厚制御装置に関
する。

［従来の技術］ 溶融樹脂をダイリップから吐出させ、徐々に薄膜化する
フィルムの製造時において、フィルムの偏肉の除去する
ために、リップの温度分布を変化させて、熱的に制御す
ることは公知である。

その一つに、リップ周辺に多数のヒータを配設し、これ
ら各ヒータの発熱量を変化させて、樹脂への与熱量を局
部的に調整することにより、樹脂の流動性や伸展性を変
化させ、偏肉を調整するものがある。

その具体的内容については、例えば本願と同じ出願人に
よる特願昭63-143694号及び特願昭63-143695号の明細書
に、詳細に述べられている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の方法の実施に使用されるフィルム成形ダイにおい
ては、リップ周辺に設けた電気ヒータの発熱量を、完成
したフィルムの偏肉に応じて変化させ、偏肉の除去や膜
厚を調整するようになっている。

しかし電気ヒータの熱制御の容易性は加熱側に偏る傾向
がある。

即ち、フィルムの肉厚を薄く調節するためには、その厚
肉部を成形した部分のダイリップ温度を高くし、またフ
ィルムの肉厚を厚く調節するためには、薄肉部を成形し
たの部分のダイリップ温度を低くするように、それぞれ
修正制御する必要がある。

この際、ダイリップ温度を速やかに高めるには、加熱ヒ
ータに多大の電力を加えればよい。しかし、ダイリップ
の温度を速やかに低下させるには、加熱ヒータをオフと
して、その加熱量を最小とすることが限度である。

そのため、ダイリップの温度を高める方向と、同じく低
める方向の制御に、応答性や容易性に対して差ができ
る。

また、フィルム成形ダイは、熱容量が多大であるため、
自然冷却を待つのみでは、ダイリップの温度を低めて偏
肉を修正するのに時間がかかり、その熱応答時間分は、
生産上の損失となる。

さらに、制御対象となってるヒータのみを、完全にオフ
にしても、その付近のヒータが、通常制御でオンになつ
ていると、その影響を受けて、なかなか所望の設定温度
に下がらない。

偏肉調節をするため、温度修正を相対温度で自動的に行
なうとすると、高温側への移行が容易であるため、設定
温度が、温度の高い方へ移動して行き、ダイ全体が、高
温になり、ひいては、成形温度の適正範囲を越え、はな
はだしきは、成形不能となることもある。

さに、フイルム成形用の加熱樹脂は、フイルムの引出し
方向に流れており、温度制御手段もその流れに沿って、
広範囲に温度を調節しうるものでないと、偏肉調節に充
分に対応できない。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、ダイリップ近傍に複数個設けられた加
熱手段の発熱量を個々に制御し、ダイリップ口縁の温度
分布を変化させて、フィルムの肉厚を制御するようにし
たフィルム成形用ダイにおいて、フイルムの引出し方向
に軸線方向に、合致もしくは概ね沿わせて、ダイリップ
に接近して多数埋設した細長い加熱手段と、加熱手段を
埋設する穴の壁面に設けた溝と、加熱手段の両端近くに
おいて前記溝にそれぞれ連通して、ダイの外側に通じる
ようにダイに設けた通孔と、加熱手段の両端いずれか一
方の通孔に、冷却用の冷媒を送り込む冷却手段とを備え
ることより、上記課題は解決される。

［作用］ ダイリップ近傍に、フイルムの引出し方向に軸線を沿わ
せた細長い発熱体を多数埋設することにより、フイルム
の引出し方向に対して広範囲に加熱するとともに、フイ
ルムの引出し方向と直交するフイルムの幅方向には、個
々に温度制御される多数の細長い発熱体により、細かに
温度制御して偏肉を除去し、しかも各発熱体を埋設する
穴の壁面に設けた溝に冷媒を通することにより、ダイリ
ップと発熱体の双方を、強制的に冷却されて、温度を下
げる方向への制御の応答を速くし、偏肉制御の分解能と
応答性を高めている。

［実施例］ 第１図及び第２図は、本発明の一実施例を示すものであ
り、第３図及び第４図は、本発明が適用されるフイルム
の肉厚制御可能な溶融押出式フイルム成形装置、例えば
インフレーションフイルム成形装置の概略図である。

まず第３図及び第４図に基づき、膜厚の調整ができるイ
ンフレーションフィルム成形装置の概略構成を説明す
る。

（１）は押出機、（２）はフィルム成形ダイス、（３）
は、ダイス（２）から引き出されたフィルム、（４）
は、フィルム（３）を引き出すニップロール、（５）
は、ダイス（２）のダイリップ（2a）に接近させて、ダ
イリップ（2a）の周辺に、対をなすようにして設けられ
た複数個の加熱素子、（６）は、複数の加熱素子（５）
の近傍の温度を計る複数個の測温素子である。

（７）は、各加熱素子（５）の発熱量を、所要に制御す
るための演算装置である。

この演算装置（７）は、フィルム（３）が所要に冷却さ
れた後に、ニップロール（４）で偏平に折りたたまれ
て、完成されたフィルム（3a）の厚さを測定し、その測
定データを、演算装置（７）に入力するフィルム厚測定
装置（８）と、演算装置（７）の所要データを表示した
り、所要の指示を表示したりするモニタ装置（９）と、
演算装置（７）に所要の機能コードや数値データ等を入
力するキー装置（10）とを、その周辺に備えている。

加熱素子（５）は、個々に発熱量を制御しうるもので、
実施例では、セラミックシース型の細長い電気ヒータが
用いられ、各加熱素子（５）は、環状のダイリップ（2
a）の外周辺に、それの長手方向の軸線をフイルム
（３）の引出し方向に合致させるとともに、フイルム
（３）の引出し方向と直交するダイリップ（2a）の周方
向には、素子同士を密に接近させて、埋設されている。

第１図は、本発明の１実施例におけるダイリップ（2a）
の平面四半分を詳細に示すものである。

測温素子（６）は、対をなして配置された加熱素子
（５）（５）の間に配置され、各加熱素子（５）の近傍
の温度を計っている。

第２図は、第１図のダイリップ（2a）の近傍における加
熱素子（５）と測温素子（６）の関係を、ダイス（２）
の軸線に沿った縦断面で示すものである。

ダイス（２）のダイ本体（2b）の中央には、マンドレル
（2c）が嵌装されている。マンドレル（2c）の上端部
（2d）の外周には、ダイリップ（2a）が形成されるよう
に間隔を設けて、リップ調節リング（2e）が嵌装されて
いる。

リップ調節リング（2e）の上部外側には、ダイリップ
（2a）から引き出されたフィルム（３）（インフレーシ
ョン成形の場合にはバブルと称される）を、空冷するエ
アーリング（図示略）が設けられている。

なお、インフレーション成形においては、前記バブルの
内圧を発生するインサイドマンドレルや、バブルの外周
を案内するバブルガイド等が設けられているが、この部
分は、本発明と直接には関連しないので、図示および説
明を省略する。

リップ調節リング（2e）は、調節ねじ（2f）によって、
マンドレル（2c）の対して芯合せされ、ダイリップ（2
a）の間隔を、全周に恒って均一に調節する。

各加熱素子（５）は、リップ調節リング（2e）のダイリ
ップ（2a）に接近させて、かつダイス（２）の軸線方向
（フイルム（３）の引出し方向と同じ）に沿って、リッ
プ調節リング（2e）に埋設されている。

測温素子（６）は、対をなす加熱素子（５）（５）の間
において、リップ調節リング（2e）の中に埋設されてい
る。測温素子（６）は、熱電対、白金抵抗体、その他い
ずれの感温式のものでもよく、実施例では熱電対が用い
られている。

１対の発熱素子（５）（５）の間で、測温素子（６）の
直下には、発熱素子（５）（５）と軸線を同じくする通
気孔（11）が穿設されている。通気孔（11）の上端（11
a）は、測温素子（６）すぐ下の所で止まっている。

通気孔（11）の下端は、発熱素子（５）の下端より下が
った位置で、かつリップ調節リング（2e）の上部フラン
ジ（2g）の下部根元の所で、側方に向けて開口してい
る。

通気孔（11）の上端（11a）は、上部フランジ（2g）の
外周面から直角に、通気孔（11）に達するまで穿設され
た通気孔（12）に連通している。通気孔（12）には、エ
アーパイプ（13）が接続されている。

エアーパイプ（13）は、コンプレッサ（14）によって圧
縮された圧縮空気を蓄えているアキュウムレータ（15）
に、調節弁（16）を介して接続されている。

調節弁（16）は、アキュウムレータ（15）から通気孔
（11）（12）へ流入する空気量を調節する。

その通気孔（11）（12）へ送り込まれた空気（17）は、
加熱される通気孔（11）（12）の壁面に接触して、ダイ
を冷却するための冷媒として作用する。

通気孔（11）は、発熱素子（５）（５）を埋設した穴の
壁面に形成された溝をなしており、そのため通気孔（1
1）の中には、発熱素子（５）の側面の一部が露出し、
加熱素子（５）は、通気孔（11）を通る空気（17）によ
って冷却される。

この結果、ダイリップ（2a）附近の温度は、加熱素子
（５）の発熱量に速やかに反応することとなり、測温素
子（６）に所要の目標温度を設定すると、加熱素子
（５）の発熱量の制御によって、ダイリップ（2a）の温
度は速やかに定まる。

また、本発明によれば、ダイリップ（2a）の温度を変化
させるために、通気孔（11）の冷却度合を変化させるこ
とも可能である。

例えば、調節弁（16）を自動制御弁として、通気孔（1
1）に流入する空気量を電気制御し、かつこの制御を、
測温素子（６）が所要の目標温度を維持するように、帰
還制御すればよい。

この際、加熱素子（５）がフイルム（３）の流れ方向に
沿った細長いものであるため、加熱は流れ方向に広範囲
に行なわれ、それにより加熱応答を高めるための多大な
電力の増加を必要となしない。

また、各通気孔（12）毎に、送風量制御自在の送風ファ
ンを接続し、その送風量を、測温素子（６）の測定値に
基づいて帰還制御してもよい。

さらに、本発明によれば、加熱素子（５）の加熱量と、
通気孔（11）の通気量の両方を制御して、フィルムの膜
厚を調節することもできる。

［他の実施例］ 以上の実施例は、インフレーションフィルム成形のリッ
プ形が環状のものについてであるが、第５図および第６
図に示すごとく、フィルムがシート状に成形されるＴダ
イ（20）においても、本発明は適用できる。

Ｔダイ（20）におけるダイリップ（21）は、ダイ本体
（22）に固定された固定リップバー（23）と、ダイ本体
（22）に、微調整自在に設けられた可動リップバー（2
4）とによって、マニホールド（25）から吐出される樹
脂の厚さを可変自在に制限するようになっている。

このＴダイ（20）においても、第３図および第４図に示
したのと同様の肉厚調整方法により、フィルムの肉厚を
制限することができる。その場合、固定リップバー（2
3）もしくは可動リップバー（24）のいずれかに、第３
図の加熱素子（５）と同様の加熱素子（26）を埋め込
み、ダイリップ（21）の幅方向の温度分布を制御する。

第５図及び第６図に示す実施例においては、固定リップ
バー（23）の側に、一定の間隔で、フィルムの幅方向
に、多数の細長い加熱素子（26）を配置するとともに、
フイルムの引出し方向に対して軸線を概ね沿わせてして
埋め込んである。

隣り合った１対の加熱素子（26）（26）の間には、加熱
素子（26）（26）の軸線を平行とした通気孔（27）が設
けられている。この通気孔（27）は、加熱素子（26）を
埋設した穴の壁面に対しては、溝を形成している。

通気孔（27）の下方は、ダイリップ（21）に接近したと
ころまで延びている。

固定リップバー（23）には、通気孔（27）より外側のバ
ーの外側面（23a）の近くに、通気孔（27）と軸線をほ
ぼ平行とした通気孔（28）が設けられ、両通気孔（27）
（28）の下端同士は、バーの外側面（23a）から水平に
穿設した通気孔（29）により連通されている。

水平の通気孔（29）の外側面（23a）は、栓（30）で塞
いである。

外側の通気孔（28）の上端には、エアーパイプ（31）が
連設されている。

内側の通気孔（27）のやや外側部には、測温素子（32）
が埋め込まれて、２個の加熱素子（26）（26）間の平均
的温度を計っている。

かくして、エアーパイプ（31）により、外側の通気孔
（28）の上端から、常温の空気（33）が冷媒として送り
込まれ、この空気（32）は、各通気孔（27）（28）（2
9）を通過して、ダイリップ（21）の一方の側面を局部
的に冷却する。

通気孔（27）の上端から排出された空気は、ダイ（20）
の側面上向きに吹出され、ダイリップ（21）から下向き
に引出されるフィルム（34）の流れに影響を与えない。

なお、この実施例では、通気孔（27）と通気孔（29）の
連通部（35）が、ダイリップ（21）に最も接近したとこ
ろで、急角度で折曲されている。このように、気流が急
角度で方向を変える部分は、熱交換作用が大きいので、
ダイリップ（21）の部分は局部的に良く冷却される。

上記Ｔダイの場合、フィルム両面に対応したダイリップ
（21）の両側の固定リップバー（23）と、可動リップバ
ー（24）の両方に、冷却手段を容易に設けることができ
る。

なお、インフレーションフィルム成形のリップが環状の
ものであつても、マンドレル上端のリップ側に冷却手段
を設けることもある。必要に応じて、フィルム両面と対
応するダイリップ両側に、冷却手段を設けるもある。

第７図乃至第10図は、第１図、第２図と同様のインフレ
ーションフイルム成形装置に、本発明を適用した別の実
施例を示すものである。

なお、第１図、第２図と同様の部分には、同一の符号を
付して、説明は省略する。

第７図は、本発明の別な実施例におけるダイリップ（2
a）の一部分の平面を詳細に示すものである。

加熱素子（5a）と測温素子（6a）は、上下に１対をなし
てダイリップ（2a）の周囲に、径方向を密に接近させて
多数配置されている。

第８図に示すごとく、加熱素子（5a）は、ダイリップ
（2a）に径方向を接近させ、かつ軸線をフイルム（３）
の引出し方向と合致させて設けた穴（36）の中に埋設さ
れ、穴（36）の開口部（37）は、ねじ蓋（38）で閉塞さ
れている。

ねじ蓋（38）には、軸線と直交する方向にねじ蓋（38）
を貫通する孔（39）が設けられ、測温素子（6a）は、加
熱素子（5a）の上部において、そのねじ蓋（38）の孔
（39）を貫通して、ダイリップ（2a）の壁面に最も接近
した部所で、リップ調節リング（2e）に当接している。

加熱素子（5a）を埋設する穴（36）の壁面には、第９図
に示すように、軸線に沿った前記通気孔（11）（27）と
同様の溝（40）が多数設けられ、かつ穴（36）の上端と
下端には、第８図に示すように、リップ調節リング（2
e）の外側面から、通孔（41）（42）が明けられ、上方
の通孔（41）には、エアーパイプ（13）が接続されてい
る。

しかして、エアーパイプ（13）から加熱素子（5a）を埋
設している穴（36）に送り込まれた空気は、通気孔をな
す溝（40）を通過して下の通孔（42）から外に排出され
る。

この空気が溝（40）を通過する際に、通過空気は、加熱
素子（5a）の外周に接するとともに、リップ調節リング
（2e）にも接して、両方弁に冷却する。

とくに、加熱素子（5a）は、外周が平均に冷却されるの
で、発熱温度に部分的な偏りを生じなく、安定した発熱
が得られる。

第10図は、第９図に示す発熱素子（5a）を埋設する穴
（36）に設けた溝（40）とは、別の実施例を示すもので
ある。

第９図に示す溝（40）は、角溝であるが、第10図のみぞ
（40a）の溝底は、半円状の丸溝である。

以上の第７図乃至第10図の実施例によれば、加熱素子
（5a）と測温素子（6a）が１対１に対応していて、局部
的に狭い範囲のリップ温度を正確に制御することができ
るとともに、１つの加熱素子（5a）全体を、冷却して制
御温度の応答性を高めている。

上記実施例における冷却手段の冷媒には空気を用いた
が、空気以外の気体でもよく、さらに水やその他の液
体、もしくは、気体と液体の混合体（ミスト）であつて
もよい。

［発明の効果］ 本発明は、以下の効果を奏する。

（ａ）設定温度の調整が、温度の高い方にも、低い方に
も、同じ程度の容易性をもつて自由にできる。

（ｂ）設定温度への調節時間が、短時間で可能であるた
め、時間的損失及び材料の損失が少ない。

（ｃ）加熱素子がフイルムの引出し方向に沿って広範囲
に加熱するので、応答性が向上する。

（ｄ）加熱範囲がフイルムの流れに沿って広範囲なの
で、応答性を速くするために、加熱素子に急速加熱する
必要がなく、加熱素子に加える最大電力が小さくでき
る。

（ｅ）フイルムの流れ方向と直交する方向（フイルムの
幅方向）に、細長い加熱素子を、径方向に密に接近させ
て多数設けるので、偏肉を生じるフイルムの幅方向に対
して、偏肉制御の分解能が向上する。

（ｆ）加熱素子は、冷却手段の冷媒により、ダイと共
に、冷媒との直接接触により冷却されるので、冷却速度
が速く、冷却側への応答性を高めている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例のダイリップの四半分を示
す平面図 第２図は、第１図における加熱素子と測温素子の関係を
示す縦断面図、 第３図は、本発明が適用されるインフレーションフィル
ム成形式のフィルムの肉厚制御可能な溶融押出式フィル
ム成形装置の概略構成図、 第４図は、第３図IV-IV線矢視図、 第５図は、本発明の別な実施例を示すＴダイの要部縦断
面図 第６図は、第５図におけるVI-VI線横断面図、 第７図は、本発明の別の実施例を示すインフレーション
フィルム成形ダイの要部の平面図、 第８図は、第７図におけるVII-VII線拡大縦断面図、 第９図は、加熱素子を埋設する穴の拡大横断面図、 第10図は、加熱素子を埋設する穴の別の実施例を示す第
９図同様の拡大横断面図である。 （１）……押出機、（２）……フィルム成形ダイス （2a）……ダイリップ、（2b）……ダイ本体 （2c）……マンドレル、（2d）……上端部 （2e）……リップ調節リング、（2f）……調節ねじ （３）……フィルム、（3a）……完成フィルム （3b）……サンプルフィルム、（４）……ニップロール （５）……加熱素子、（６）……測温素子 （７）……演算装置、（８）……フィルム厚測定装置 （９）……モニタ装置、（10）……キー装置 （11）……（12）……通気孔、（13）……エアーパイプ （14）……コンプレッサ、（15）……アキュウムレータ （16）……調節弁、（17）……空気 （20）……Ｔダイ、（21）……ダイリップ （22）……ダイ本体、（23）……固定リップバー （23a）……バーの外側面、（24）……可動リップバー （25）……マニホールド、（26）……加熱素子 （27）……（27）……（29）……通気孔、（30）……栓 （31）……エアーパイプ、（32）……測温素子 （33）……空気、（34）……フィルム （35）……連通部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ダイリップ近傍に複数個設けられた加熱手
   段の発熱量を個々に制御し、ダイリップ口縁の温度分布
   を変化させて、フィルムの肉厚を制御するようにしたフ
   ィルム成形用ダイにおいて、 フイルムの引出し方向に軸線方向を、合致もしくは概ね
   合わせて、ダイリップに接近して多数埋設した細長い加
   熱手段と、 加熱手段を埋設する穴の壁面に設けた溝と、 加熱手段の両端近くにおいて前記溝にそれぞれ連通し
   て、ダイの外側に通じるようにダイに設けた通孔と、 加熱手段の両端いずれか一方の通孔に、冷却用の冷媒を
   送り込む冷却手段とを備えることを特徴とする溶融押出
   式フィルム成形の膜厚制御装置。
2. 【請求項２】冷却手段が、ダイリップ口縁の温度を計る
   温度測定手段に１対１で対応して、その温度測定手段に
   よって制御されている請求項（１）に記載の溶融押出式
   フィルム成形の膜厚制御装置。
3. 【請求項３】冷却手段が、気体を冷媒としてダイリップ
   の近傍を冷却している請求項（１）項に記載の溶融押出
   式フィルム成形の膜厚制御装置。
4. 【請求項４】冷却手段が、液体を冷媒としてダイリップ
   の近傍を冷却している請求項（１）項に記載の溶融押出
   式フィルム成形の膜厚制御装置。
5. 【請求項５】冷却手段が、気体と液体の混合物を冷媒と
   してダイリップの近傍を冷却している請求項（１）項に
   記載の溶融押出式フィルム成形の膜厚制御装置。