JPH0761673B2 - 溶融フイルムを冷却する方法及び装置 - Google Patents
溶融フイルムを冷却する方法及び装置Info
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- JPH0761673B2 JPH0761673B2 JP62210381A JP21038187A JPH0761673B2 JP H0761673 B2 JPH0761673 B2 JP H0761673B2 JP 62210381 A JP62210381 A JP 62210381A JP 21038187 A JP21038187 A JP 21038187A JP H0761673 B2 JPH0761673 B2 JP H0761673B2
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/88—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling
- B29C48/919—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling using a bath, e.g. extruding into an open bath to coagulate or cool the material
-
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スロツトダイから冷却装置内に押出されかつ
スロツトダイと冷却機構との間で延伸される溶融フイル
ムを冷却する方法並びにまた該方法を実施する装置に関
する。
スロツトダイと冷却機構との間で延伸される溶融フイル
ムを冷却する方法並びにまた該方法を実施する装置に関
する。
従来の技術 二軸方向で延伸されたフラツトフイルムを製造する際に
は、一般に以下の工程が適用される：押出し、溶融フイ
ルム成形、中間フイルムを得るための溶融フイルム冷
却、固定及びフイルムの巻取りを伴う二軸方向延伸。
は、一般に以下の工程が適用される：押出し、溶融フイ
ルム成形、中間フイルムを得るための溶融フイルム冷
却、固定及びフイルムの巻取りを伴う二軸方向延伸。
例えば西独国特許出願公開第3124290号明細書には、溶
融状態でかつウエブ形で押出され、引続き冷却及び固化
される、二軸方向に延伸されたポリプロピレンフイルム
の製法が記載されている。成形されたポリプロピレンフ
イルムは予熱されかつ長手方向でかつ引続き横方向で延
伸される。この場合には、長手方向の延伸は少なくとも
２段階工程で行われる。
融状態でかつウエブ形で押出され、引続き冷却及び固化
される、二軸方向に延伸されたポリプロピレンフイルム
の製法が記載されている。成形されたポリプロピレンフ
イルムは予熱されかつ長手方向でかつ引続き横方向で延
伸される。この場合には、長手方向の延伸は少なくとも
２段階工程で行われる。
ヨーロツパ公開特許第26911号明細書は、二軸方向に延
伸されたプロピレンフイルムの製法を開示し、該方法で
は長手方向／横方向／長手方向のフラツト延伸法が実施
され、0.010〜0.030の復屈折値を有する長手方向／横方
向に延伸されたポリプロピレンフイルムが得られる。次
いで、このフイルムは更に長手方向にその初期長さの1.
8〜3.0に延伸され、その際ネツキング率は20％未満に保
持される。
伸されたプロピレンフイルムの製法を開示し、該方法で
は長手方向／横方向／長手方向のフラツト延伸法が実施
され、0.010〜0.030の復屈折値を有する長手方向／横方
向に延伸されたポリプロピレンフイルムが得られる。次
いで、このフイルムは更に長手方向にその初期長さの1.
8〜3.0に延伸され、その際ネツキング率は20％未満に保
持される。
ヨーロツパ公開特許第0115917号明細書には、ポリプロ
ピレンフイルムの製法が記載され、該方法はダイから押
出した後に長手方向でその初期の長さに対して４〜９の
比で長手方向に延伸しかつ引続き中間フイルムの表面を
表面層内の分子鎖を非配向状態にするために加熱し、そ
の後フイルムを1.2〜３の比で再延伸させることより成
る。
ピレンフイルムの製法が記載され、該方法はダイから押
出した後に長手方向でその初期の長さに対して４〜９の
比で長手方向に延伸しかつ引続き中間フイルムの表面を
表面層内の分子鎖を非配向状態にするために加熱し、そ
の後フイルムを1.2〜３の比で再延伸させることより成
る。
西独国特許第1504454号明細書に記載された、ポリプロ
ピレンから収縮性フイルムを製造する方法によれば、押
出されたフイルムは長手方向で初期長さに対して５〜７
倍にかつ横方向で初期幅に対して８〜13倍に延伸され、
２回目の延伸は最初の延伸よりも高い温度で行われる。
長手方向の延伸温度への加熱の際には、フイルムは125
〜140℃の温度に予熱され、次いで140〜150℃の温度に
加熱されかつ同時に長手方向に延伸される。長手方向延
伸直後に、フイルムを冷却し、次いで150〜165℃の温度
に加熱されかつ150〜160℃の温度で横方向に延伸され
る。
ピレンから収縮性フイルムを製造する方法によれば、押
出されたフイルムは長手方向で初期長さに対して５〜７
倍にかつ横方向で初期幅に対して８〜13倍に延伸され、
２回目の延伸は最初の延伸よりも高い温度で行われる。
長手方向の延伸温度への加熱の際には、フイルムは125
〜140℃の温度に予熱され、次いで140〜150℃の温度に
加熱されかつ同時に長手方向に延伸される。長手方向延
伸直後に、フイルムを冷却し、次いで150〜165℃の温度
に加熱されかつ150〜160℃の温度で横方向に延伸され
る。
中間フイルムを得るための溶融フイルムの冷却工程で
は、最近では実地においては専らドラム冷却法が使用さ
れる。この技術では、溶融フイルムはスロツトダイから
流出されかつ冷却された回転ドラムの表面に導びかれ
る。以下に、溶融フイルムと引取ドラムのための典型的
なデータを示す： 溶融フイルムの幅： 0.5〜2.0m 溶融フイルムの厚さ： 0.3〜3.5mm 溶融フイルムの温度： 250〜300℃ ドラム直径： 0.5〜2.0m ドラムの周速度： 20〜60m/min 良好な厚さプロフイールを達成し、かつ表面欠陥の危険
をもたらす押出物の膨脹を回避するために、溶融フイル
ムはダイとドラムの間で延伸される。典型的な延伸比
は、ポリプロピレンに関しては約1.2〜4.0及びポリエチ
レンテレフタレートに関しては約４〜25であり、より大
きな延伸は薄い溶融フイルム厚さに関して現われる。溶
融フイルムをドラム上に供給する際には、伸びによつて
惹起される幅の縮小又はネツキング度が小さく保たれか
つできるだけ少ない空気が溶融フイルムとドラム表面と
の間に引込まれることが保証されるべきである。僅かな
程度のネツキング及び少量の空気取込れは、好適な供給
法と共に、ダイと溶融フイルムの接触点との間の距離を
短くすることによつてのみ達成することができる。好適
な供給法の例は、エアナイフ法、吸引ボツクス法及びい
わゆる紡糸法による電極を利用した供給法である。
は、最近では実地においては専らドラム冷却法が使用さ
れる。この技術では、溶融フイルムはスロツトダイから
流出されかつ冷却された回転ドラムの表面に導びかれ
る。以下に、溶融フイルムと引取ドラムのための典型的
なデータを示す： 溶融フイルムの幅： 0.5〜2.0m 溶融フイルムの厚さ： 0.3〜3.5mm 溶融フイルムの温度： 250〜300℃ ドラム直径： 0.5〜2.0m ドラムの周速度： 20〜60m/min 良好な厚さプロフイールを達成し、かつ表面欠陥の危険
をもたらす押出物の膨脹を回避するために、溶融フイル
ムはダイとドラムの間で延伸される。典型的な延伸比
は、ポリプロピレンに関しては約1.2〜4.0及びポリエチ
レンテレフタレートに関しては約４〜25であり、より大
きな延伸は薄い溶融フイルム厚さに関して現われる。溶
融フイルムをドラム上に供給する際には、伸びによつて
惹起される幅の縮小又はネツキング度が小さく保たれか
つできるだけ少ない空気が溶融フイルムとドラム表面と
の間に引込まれることが保証されるべきである。僅かな
程度のネツキング及び少量の空気取込れは、好適な供給
法と共に、ダイと溶融フイルムの接触点との間の距離を
短くすることによつてのみ達成することができる。好適
な供給法の例は、エアナイフ法、吸引ボツクス法及びい
わゆる紡糸法による電極を利用した供給法である。
ドラムには主として２つの要求が課せられる、すなわち
溶融フイルムを可能な限り有効かつ均一に冷却すること
及び満足なフイルム表面を形成すべきである。
溶融フイルムを可能な限り有効かつ均一に冷却すること
及び満足なフイルム表面を形成すべきである。
溶融フイルムの有効な、すなわち迅速な冷却を達成する
ためには、溶融フイルムからドラムへの熱伝達は可能な
限り大きくあるべきである。ことことは例えば技術的に
は引取ドラムのシエルの内面にらせん状に取付けられか
つ冷却水が流動する冷却コイルによつて達成される。も
う１つの可能性は、引取ドラムの内側シエル表面に対し
て水を全外周又はその一部分に吹付けることである（ヨ
ーロッパ公開特許第0164912号明細書）。
ためには、溶融フイルムからドラムへの熱伝達は可能な
限り大きくあるべきである。ことことは例えば技術的に
は引取ドラムのシエルの内面にらせん状に取付けられか
つ冷却水が流動する冷却コイルによつて達成される。も
う１つの可能性は、引取ドラムの内側シエル表面に対し
て水を全外周又はその一部分に吹付けることである（ヨ
ーロッパ公開特許第0164912号明細書）。
水／内側ドラムシエル熱伝達は極めて激しい、この場合
にαWS≒3500W/m2Kまでの熱貫流係数が達成可能であ
る。金属シエルの耐熱度及びドラム表面／フイルムの中
間層に基づき、冷媒とフイルムの間の熱交換は減少す
る、従つて実際には500〜1500W/m2Kの範囲内の貫流係数
KWF（フイルムに対する冷媒）の値が達成される。
にαWS≒3500W/m2Kまでの熱貫流係数が達成可能であ
る。金属シエルの耐熱度及びドラム表面／フイルムの中
間層に基づき、冷媒とフイルムの間の熱交換は減少す
る、従つて実際には500〜1500W/m2Kの範囲内の貫流係数
KWF（フイルムに対する冷媒）の値が達成される。
ポリプロピレンフイルムを製作する際には、光沢又は曇
りのようなフイルムの光学的特性は全て、冷却時間が短
い程及び冷却時に達成されるフイルム温度が低い程に良
好であることが判明した。中間フイルムの温度は、この
冷却時間中には95℃よりも著しく低いべきである。
りのようなフイルムの光学的特性は全て、冷却時間が短
い程及び冷却時に達成されるフイルム温度が低い程に良
好であることが判明した。中間フイルムの温度は、この
冷却時間中には95℃よりも著しく低いべきである。
冷却操作後に、中間フイルムの所望の温度が達成される
冷却時間は、材料、フイルムへの熱貫流係数及び溶融フ
イルムの厚さに左右される。既知の材料、予め決められ
た引取ドラムの配置及び溶融フイルムの厚さでもって、
時間に関するフイルム内の温度変動は固定されかつ僅か
に更に影響され得るにすぎない。
冷却時間は、材料、フイルムへの熱貫流係数及び溶融フ
イルムの厚さに左右される。既知の材料、予め決められ
た引取ドラムの配置及び溶融フイルムの厚さでもって、
時間に関するフイルム内の温度変動は固定されかつ僅か
に更に影響され得るにすぎない。
従つて、中間フイルムにおける最終温度（これは以下に
は常に冷却装置を出た後のフイルムの温度に関する）
が、引取ドラム上の溶融フイルムの膨張時間の唯一の関
数である。
は常に冷却装置を出た後のフイルムの温度に関する）
が、引取ドラム上の溶融フイルムの膨張時間の唯一の関
数である。
引取ドラムの所定の周速度vAで、引取ドラム上のフイル
ムの膨張時間ｔωは、以下の方程式： ｔω＝παD/360×vA に基づき直径Ｄと関係する。この場合、角度αはドラム
上のフイルムの包括角度を規定する。
ムの膨張時間ｔωは、以下の方程式： ｔω＝παD/360×vA に基づき直径Ｄと関係する。この場合、角度αはドラム
上のフイルムの包括角度を規定する。
この方程式によれば、一定の周速度vAに関しては、引取
ドラムの大きな直径によつて大きな膨張時間を達成する
ことができる。それ自体が表わす解決手段は、ドラム直
径を拡大することである。この場合、直径を大きくする
ことは、例えば引取ドラムの同心性特性、温度均一性、
回転振動挙動、吸引箱供給のための減少したスペース、
エアナイフ供給の場合の溶融フイルムの大きな搬送距離
及び就中溶融フイルムのドラム表面からの早すぎる剥離
の点でプロセス制御が困難であるという欠点を有する。
最後に述べた現象は残りの冷却帯域に対する熱伝達を著
しく低下させる。この効果によれば、大型ドラム（Ｄ≧
1.5m）の場合50％までの直径増大が可能である設計値を
はるかに越えて増大させねばならない。
ドラムの大きな直径によつて大きな膨張時間を達成する
ことができる。それ自体が表わす解決手段は、ドラム直
径を拡大することである。この場合、直径を大きくする
ことは、例えば引取ドラムの同心性特性、温度均一性、
回転振動挙動、吸引箱供給のための減少したスペース、
エアナイフ供給の場合の溶融フイルムの大きな搬送距離
及び就中溶融フイルムのドラム表面からの早すぎる剥離
の点でプロセス制御が困難であるという欠点を有する。
最後に述べた現象は残りの冷却帯域に対する熱伝達を著
しく低下させる。この効果によれば、大型ドラム（Ｄ≧
1.5m）の場合50％までの直径増大が可能である設計値を
はるかに越えて増大させねばならない。
発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、溶融フイルムを可能な限り迅速に可能
な限り低い温度に冷却することができ、しかも溶融フイ
ルムが冷却装置内部で早期に剥離することのない方法を
提供することであつた。
な限り低い温度に冷却することができ、しかも溶融フイ
ルムが冷却装置内部で早期に剥離することのない方法を
提供することであつた。
問題点を解決するための手段 前記課題は、本発明により、スロットダイから押し出さ
れた溶融フイルムを冷却する方法において、 第１の水浴中に部分的に浸漬された、円周表面を有する
冷却ドラムを準備し、 第２の水浴を準備し、 溶融フイルムを一方の表面を、該フイルムがスロットダ
イから押し出された直後に、冷却ドラムの円周表面に接
触させ、溶融フイルムの一方の表面と冷却ドラムとの間
及び溶融フイルムの他方の表面と空気との間に熱伝達を
起こさせ、 冷却ドラムを回転させて溶融フイルムを第１の水浴中を
通過させ、それにより前記第１の水浴中の水を直接フイ
ルムに接触させることにより、該溶融フイルムが早期に
は冷却ドラムから分離されずかつ延伸せずに冷却ドラム
から引取り可能であるように冷却及び部分的に固化し、
かつ 部分的に固化した溶融フイルムを冷却ドラムから、該フ
イルムが第１の水浴に浸漬されている間に引取り、かつ
引取った、部分的に固化した溶融フイルムを水中を経て
第２の水浴に移動させて、溶融フイルムを所望の最終温
度にすることにより解決される。
れた溶融フイルムを冷却する方法において、 第１の水浴中に部分的に浸漬された、円周表面を有する
冷却ドラムを準備し、 第２の水浴を準備し、 溶融フイルムを一方の表面を、該フイルムがスロットダ
イから押し出された直後に、冷却ドラムの円周表面に接
触させ、溶融フイルムの一方の表面と冷却ドラムとの間
及び溶融フイルムの他方の表面と空気との間に熱伝達を
起こさせ、 冷却ドラムを回転させて溶融フイルムを第１の水浴中を
通過させ、それにより前記第１の水浴中の水を直接フイ
ルムに接触させることにより、該溶融フイルムが早期に
は冷却ドラムから分離されずかつ延伸せずに冷却ドラム
から引取り可能であるように冷却及び部分的に固化し、
かつ 部分的に固化した溶融フイルムを冷却ドラムから、該フ
イルムが第１の水浴に浸漬されている間に引取り、かつ
引取った、部分的に固化した溶融フイルムを水中を経て
第２の水浴に移動させて、溶融フイルムを所望の最終温
度にすることにより解決される。
本発明の有利な１実施態様によれば、溶融フイルムを第
１の水浴を通過させるためにドラムを回転させる工程
が、溶融フイルムを100〜120℃の平均搬送温度に冷却す
ることよりなる。もう１つの有利な実施態様によれば、
部分的に固化した溶融フイルムを第２の水浴を通過させ
る工程が、溶融フイルムを40℃の最終温度に冷却するこ
とよりなる。
１の水浴を通過させるためにドラムを回転させる工程
が、溶融フイルムを100〜120℃の平均搬送温度に冷却す
ることよりなる。もう１つの有利な実施態様によれば、
部分的に固化した溶融フイルムを第２の水浴を通過させ
る工程が、溶融フイルムを40℃の最終温度に冷却するこ
とよりなる。
前記方法を実施するための本発明による装置は、 第１の水位を有する第１の水浴； フイルムが押し出された直後に溶融フイルムを円周表面
上に受け取るための円周表面を有する冷却引取ドラム、
該冷却ドラムはその長手方向軸を中心に回転するために
第１の水浴中に部分的に浸漬されている； 冷却ドラムをその長手方向軸を中心に回転させるための
シャフト手段、それにより冷却ドラムは受け取った溶融
フイルムを第１の水浴を通過させて、該フイルムが早期
には冷却ドラムから分離されずかつ延伸せずに引取り可
能であるように溶融フイルムを冷却及び部分的に固化す
る； 部分的に固化した溶融フイルムを冷却ドタムの円周表面
から、該フイルムが第１の水浴に浸漬されている間に引
取り、かつ引取った、部分的に固化した溶融フイルムを
水中を経て第２の水位を有する第２の浴に運動させる手
段；及び 部分的に固化した溶融フイルムを第２の水浴を通過さ
せ、溶融フイルムを所望の最終温度に冷却する手段から
構成されていることを特徴とする。
上に受け取るための円周表面を有する冷却引取ドラム、
該冷却ドラムはその長手方向軸を中心に回転するために
第１の水浴中に部分的に浸漬されている； 冷却ドラムをその長手方向軸を中心に回転させるための
シャフト手段、それにより冷却ドラムは受け取った溶融
フイルムを第１の水浴を通過させて、該フイルムが早期
には冷却ドラムから分離されずかつ延伸せずに引取り可
能であるように溶融フイルムを冷却及び部分的に固化す
る； 部分的に固化した溶融フイルムを冷却ドタムの円周表面
から、該フイルムが第１の水浴に浸漬されている間に引
取り、かつ引取った、部分的に固化した溶融フイルムを
水中を経て第２の水位を有する第２の浴に運動させる手
段；及び 部分的に固化した溶融フイルムを第２の水浴を通過さ
せ、溶融フイルムを所望の最終温度に冷却する手段から
構成されていることを特徴とする。
本発明による装置の別の構成は、特許請求の範囲第５〜
13項に記載されている。
13項に記載されている。
実施例 次に図示の実施例につき本発明を詳細に説明する。
第１図は、上昇位置の水浴を有する本発明による装置を
示し、この場合には水槽４内の水位13は引取ドラム３の
ジヤーナル６の上に位置する。この設計は、清浄目的の
ための水浴の２つの部分より成る設計が、第２図に断面
図で示されているように、軸21を密封する必要があるた
めに技術的により複雑である。軸21の２つのジャーナル
６の各々は２つのシール７及び８を備えかつこれらのシ
ールによつて水槽４の相応する側壁９及び11内に取付け
られている。シール７及び８は水の規定された漏れを許
容する、従つて水の流入量を相応して調節することによ
り水位を所望の位置に保つことは困難なことではない。
示し、この場合には水槽４内の水位13は引取ドラム３の
ジヤーナル６の上に位置する。この設計は、清浄目的の
ための水浴の２つの部分より成る設計が、第２図に断面
図で示されているように、軸21を密封する必要があるた
めに技術的により複雑である。軸21の２つのジャーナル
６の各々は２つのシール７及び８を備えかつこれらのシ
ールによつて水槽４の相応する側壁９及び11内に取付け
られている。シール７及び８は水の規定された漏れを許
容する、従つて水の流入量を相応して調節することによ
り水位を所望の位置に保つことは困難なことではない。
第１図に基づく上昇位置の水浴に関しては、引取ドラム
３に対する水槽４の包括角度αｈは198〜203゜である。
角度βは77〜82゜の程度である。水槽４と後冷却水浴５
とは互いに連通した容器を構成し、一方のガイドローラ
17は、引取ドラム３の金属表面上で部分的に固化した溶
融フイルム12が水槽４の水浴から後冷却水浴５内への搬
送中に水中を通過しかつ空気と接触しないように配置さ
れている。引取ドラム３からの溶融フイルム12の剥離
は、水溶内で水位13の下で行われる。次いで、溶融フイ
ルムはガイドローラ17及び20を介して後冷却水浴５内に
下向きに転向せしめられ、別のガイドローラ18を介して
後冷却水浴５の底に接近して送行しかつ垂直方向上向き
に後冷却水浴５からガイドローラ19を介して送られかつ
巻取り位置（図示せず）に搬送される。水槽４及び後冷
却水浴５内の水位13の調節は、例えば流入口15を経る水
の流入量及び流出口16を介する水の流出量によつて行わ
れる。言うまでもなく、また水に関しては水槽４の流入
口を介して流入させかつ過剰の水に関しては後冷却水浴
５の流出口16を介して流出させることが可能であること
は自明である。この場合には、流入口15が不必要にな
る。
３に対する水槽４の包括角度αｈは198〜203゜である。
角度βは77〜82゜の程度である。水槽４と後冷却水浴５
とは互いに連通した容器を構成し、一方のガイドローラ
17は、引取ドラム３の金属表面上で部分的に固化した溶
融フイルム12が水槽４の水浴から後冷却水浴５内への搬
送中に水中を通過しかつ空気と接触しないように配置さ
れている。引取ドラム３からの溶融フイルム12の剥離
は、水溶内で水位13の下で行われる。次いで、溶融フイ
ルムはガイドローラ17及び20を介して後冷却水浴５内に
下向きに転向せしめられ、別のガイドローラ18を介して
後冷却水浴５の底に接近して送行しかつ垂直方向上向き
に後冷却水浴５からガイドローラ19を介して送られかつ
巻取り位置（図示せず）に搬送される。水槽４及び後冷
却水浴５内の水位13の調節は、例えば流入口15を経る水
の流入量及び流出口16を介する水の流出量によつて行わ
れる。言うまでもなく、また水に関しては水槽４の流入
口を介して流入させかつ過剰の水に関しては後冷却水浴
５の流出口16を介して流出させることが可能であること
は自明である。この場合には、流入口15が不必要にな
る。
冷却速度は高いべきである、換言すれば冷却時間は短い
べきであるという、有効な冷却のための冷却装置10と後
冷却水浴５の最適な相互作用のためには、引取ドラム３
の直径Ｄ及び後冷却水浴５の長さＬの寸法が重要なパラ
メータである。
べきであるという、有効な冷却のための冷却装置10と後
冷却水浴５の最適な相互作用のためには、引取ドラム３
の直径Ｄ及び後冷却水浴５の長さＬの寸法が重要なパラ
メータである。
これらのパラメータを詳細に説明する前に、溶融フイル
ム内及び引取ドラム３の表面内の温度変動を第３図の線
図を参照して手短かに説明する。該線図から、異なつた
材料の境界面における夫々の温度貫流率TPL、TP＝TS及
びTSWは実質的に一定であることを理解することができ
る。第３図において、dP、dSは夫々溶融フイルム12と、
引取ドラム３の金属シエルの厚さを表し、dyp及びdzは
夫々溶融フイルム内の増加分を表し、Ｋ及びλは対
流及び拡散熱流を表し、TP、TS、TSW及びTWは、夫々溶
融フイルム内、引取ドラム内、引取ドラムの金属シエル
の外周面及び引取ドラム内の水の温度を表し、TLは空気
温度を表し、yp及びysは夫々溶融フイルムと、引取ドラ
ムの金属セル内との座標を表し、ｚは重合体フイルム内
の座標を表し、αPL及びαSWは溶融フイルム／空気及び
引取ドラム／水の熱貫流曲線を表す。水温TW及び空気温
度TLは実質的に一定であると見なされるべきである。
ム内及び引取ドラム３の表面内の温度変動を第３図の線
図を参照して手短かに説明する。該線図から、異なつた
材料の境界面における夫々の温度貫流率TPL、TP＝TS及
びTSWは実質的に一定であることを理解することができ
る。第３図において、dP、dSは夫々溶融フイルム12と、
引取ドラム３の金属シエルの厚さを表し、dyp及びdzは
夫々溶融フイルム内の増加分を表し、Ｋ及びλは対
流及び拡散熱流を表し、TP、TS、TSW及びTWは、夫々溶
融フイルム内、引取ドラム内、引取ドラムの金属シエル
の外周面及び引取ドラム内の水の温度を表し、TLは空気
温度を表し、yp及びysは夫々溶融フイルムと、引取ドラ
ムの金属セル内との座標を表し、ｚは重合体フイルム内
の座標を表し、αPL及びαSWは溶融フイルム／空気及び
引取ドラム／水の熱貫流曲線を表す。水温TW及び空気温
度TLは実質的に一定であると見なされるべきである。
大きなドラムのドラム表面からの溶融フイルム又は中間
フイルムの好ましくない剥離に留意すべきことは既に述
べた。効果的かつ迅速な冷却は、引取ドラムの直径を中
間フイルムが剥離される直前まで水浴内を搬送される程
に十分に小さく設計することにより達成される。この場
合には、溶融フイルムが中間フイルムを形成するため
に、いかなる問題をも伴うことなく後冷却水浴内に導入
することができる程度まで固化されていることが保証さ
れるべきである。技術的見地から、ドラムが小さけれ
ば、溶融フイルムの良好な供給に関する比及び高い品質
の生産が良好になるという付加的な利点が存在する。
フイルムの好ましくない剥離に留意すべきことは既に述
べた。効果的かつ迅速な冷却は、引取ドラムの直径を中
間フイルムが剥離される直前まで水浴内を搬送される程
に十分に小さく設計することにより達成される。この場
合には、溶融フイルムが中間フイルムを形成するため
に、いかなる問題をも伴うことなく後冷却水浴内に導入
することができる程度まで固化されていることが保証さ
れるべきである。技術的見地から、ドラムが小さけれ
ば、溶融フイルムの良好な供給に関する比及び高い品質
の生産が良好になるという付加的な利点が存在する。
このことは、冷却装置及び後冷却水浴の最適な相互作用
は、溶融フイルムが既に、いかなる問題を伴うことなく
後冷却水浴に搬送することができる程度に固化されるよ
うに、引取ドラムの直径はできるだけ小さいことを必要
とし、かつドラム直径Ｄが与えられると、後冷却水浴の
長さＬが決まることを意味する。
は、溶融フイルムが既に、いかなる問題を伴うことなく
後冷却水浴に搬送することができる程度に固化されるよ
うに、引取ドラムの直径はできるだけ小さいことを必要
とし、かつドラム直径Ｄが与えられると、後冷却水浴の
長さＬが決まることを意味する。
主としてポリプロピレンから成る重合体からフイルムを
製造する際には、最高搬送温度は約120℃である。この
温度はフイルム厚さ全体にわたる算術平均でありかつ第
１図に示されているようなドラム形態に関する。200〜3
000μｍの残留厚さ範囲内で、搬送温度は実質的にフイ
ルム厚さに依存しかつ一定であると見なすことができ
る。
製造する際には、最高搬送温度は約120℃である。この
温度はフイルム厚さ全体にわたる算術平均でありかつ第
１図に示されているようなドラム形態に関する。200〜3
000μｍの残留厚さ範囲内で、搬送温度は実質的にフイ
ルム厚さに依存しかつ一定であると見なすことができ
る。
冷却装置及び後冷却水浴の最適な配置及びレイアウトに
関しては、デイメンジヨンの無い形で方程式を立て、ド
ラム直径Ｄ及び後冷却浴の長さＬを決めるために使用す
ることができる。
関しては、デイメンジヨンの無い形で方程式を立て、ド
ラム直径Ｄ及び後冷却浴の長さＬを決めるために使用す
ることができる。
水冷ドラム上のポリプロピレン溶融物の冷却操作は、境
界条件で解放されるべき、以下の熱伝導方程式によつて
表わされる： 第３図に示されているように、フイルムに関する熱バラ
ンスは、以下の方程式で表わされる： 従つて、第５図によるドラムの熱バランスは、以下のよ
うになる： ポリプロピレンフイルムの急速な冷却中の温度の関数と
しての、 ｃ及びλは、第4a図、第4b図及び第4c図の線図から得ら
れる。このことについての詳細な説明は不必要と思われ
る。
界条件で解放されるべき、以下の熱伝導方程式によつて
表わされる： 第３図に示されているように、フイルムに関する熱バラ
ンスは、以下の方程式で表わされる： 従つて、第５図によるドラムの熱バランスは、以下のよ
うになる： ポリプロピレンフイルムの急速な冷却中の温度の関数と
しての、 ｃ及びλは、第4a図、第4b図及び第4c図の線図から得ら
れる。このことについての詳細な説明は不必要と思われ
る。
引取ドラムの直径及び後冷却水浴の長さＬに関するパラ
メータ法則は以下のとおりである： Ｄ＝ｆ（d,vA,Tue,Tα−Tue,Tw,ρ×c,λ，αst,αｗ） Ｌ＝ｇ（d,vA,Tw,Tue−Ｔω，ρ×c,λ，αｗ） 上記式中、ｆ及びｇはパラメータの関数である。個々の
パラメータは以下のものを表わす。
メータ法則は以下のとおりである： Ｄ＝ｆ（d,vA,Tue,Tα−Tue,Tw,ρ×c,λ，αst,αｗ） Ｌ＝ｇ（d,vA,Tw,Tue−Ｔω，ρ×c,λ，αｗ） 上記式中、ｆ及びｇはパラメータの関数である。個々の
パラメータは以下のものを表わす。
Ｄ＝ドラム直径〔ｍ〕 ｄ＝中間フイルム厚さ〔ｍ〕 Tue＝搬送温度〔℃〕 Ｔα＝溶融物の温度〔℃〕 TW＝ドラム温度及び水浴温度〔℃〕（両者の温度は簡略
化のために同じ値に保たれる。） ρ＝中間フイルムの密度〔kg/m3〕 ｃ＝ポリプロピレンの比熱〔J/（kg×Ｋ）〕 λ＝熱伝導率〔W/（m2K）〕 vA＝引取ドラムの周速度 αst（ＷＫ）＝フイルム／ドラム水〔W/（m2K）〕 （値KSWに相当、αstはほぼ1700W/（m2K）である。） αＷ（ＷＫ）＝フイルム／水浴〔W/（m2K）〕 Ｔω＝中間フイルムの最終温度〔℃〕 近似値分析を適用することにより、装置の寸法に無関係
なデイメンジヨンレス・パラメータの法則が得られる。
化のために同じ値に保たれる。） ρ＝中間フイルムの密度〔kg/m3〕 ｃ＝ポリプロピレンの比熱〔J/（kg×Ｋ）〕 λ＝熱伝導率〔W/（m2K）〕 vA＝引取ドラムの周速度 αst（ＷＫ）＝フイルム／ドラム水〔W/（m2K）〕 （値KSWに相当、αstはほぼ1700W/（m2K）である。） αＷ（ＷＫ）＝フイルム／水浴〔W/（m2K）〕 Ｔω＝中間フイルムの最終温度〔℃〕 近似値分析を適用することにより、装置の寸法に無関係
なデイメンジヨンレス・パラメータの法則が得られる。
引取ドラムの比熱cA及び後冷却水浴の比熱cNに関して
は、例えば以下の適当な平均値： を使用する。
は、例えば以下の適当な平均値： を使用する。
関数ｆ″及びｇ″の決定は、個々の特性値が変動するパ
ラメータ研究によつて行う。
ラメータ研究によつて行う。
ディメンジヨンの無いドラム直径D/dに関しては、パラ
メータ研究により以下の関係式： が得られ、この場合降下位置の水浴のためには定数Kt＝
0.380を適用し、上昇水浴のための定数Kh＝0.330〜0.34
0、特にKh＝0.337を適用する。ドラムに対する水浴の配
置、特に定数Kt及びKhを計算した引取ドラムに対する包
括角度は、第１図に示されている。
メータ研究により以下の関係式： が得られ、この場合降下位置の水浴のためには定数Kt＝
0.380を適用し、上昇水浴のための定数Kh＝0.330〜0.34
0、特にKh＝0.337を適用する。ドラムに対する水浴の配
置、特に定数Kt及びKhを計算した引取ドラムに対する包
括角度は、第１図に示されている。
従つて、後冷却水浴の長さＬに関する結果は、以下のと
おりである： この場合、KW＝0.4〜0.8、特に0.5〜0.7である。
おりである： この場合、KW＝0.4〜0.8、特に0.5〜0.7である。
前記には、方程式（ａ）及び（ｂ）内に含まれる変数
は、パラメータの法則に関係して詳細に特殊化されてい
る。
は、パラメータの法則に関係して詳細に特殊化されてい
る。
２つの方程式（ａ）及び（ｂ）で決めるべき変数D,L
は、実施例を適用して計算すべきである。
は、実施例を適用して計算すべきである。
以下に、その実施例を記載する： ｄ＝1.3mm（溶融フイルム厚さ） vA＝33m/min（引取ドラムの周速度） Ｔα＝270℃（溶融温度） Tue＝120℃（搬送温度） TW＝40℃（引取ドラムの水温） Ｔω＝40℃（引取ドラムの最終温度） αＷ＝2015W/m2K（ＷＫフイルム／水） αst＝1700W/m2K（ＷＫフイルム／鋼セル） λ＝0.2W/mK（ポリプロピレンの熱伝導率） ρ×cA＝2.0×106J/m3K（引取ドラム上のポリプロピレ
ンの密度×比熱） ρ×cN＝1.7×106J/m3K（後冷却水浴中のポリプロピレ
ンの密度×比熱） 降下位置の水浴に関して前記データを用いて計算する
と、ドラム直径Ｄ＝1.1m及び後冷却水浴の長さＬ＝4.8m
が得られる。
ンの密度×比熱） ρ×cN＝1.7×106J/m3K（後冷却水浴中のポリプロピレ
ンの密度×比熱） 降下位置の水浴に関して前記データを用いて計算する
と、ドラム直径Ｄ＝1.1m及び後冷却水浴の長さＬ＝4.8m
が得られる。
この場合、特殊化した方程式は、第１図に示されている
ような初期の形状の幾何的に類似したドラムに関するも
のであることに留意すべきである。前記モデル計算と比
較すると、相似しない形態（包括角度の変化）への転用
は、冷却装置及び後冷却水浴内における溶融フイルム及
び中間フイルムの膨張時間を考慮することにより達成さ
れる。
ような初期の形状の幾何的に類似したドラムに関するも
のであることに留意すべきである。前記モデル計算と比
較すると、相似しない形態（包括角度の変化）への転用
は、冷却装置及び後冷却水浴内における溶融フイルム及
び中間フイルムの膨張時間を考慮することにより達成さ
れる。
比較例 前記実施例からのパラメータを用いる。後冷却水浴を用
いずに、溶融物を40℃に冷却することができる引取ドラ
ムのドラム直径を導びき出す。ρ×ｃ≒1.8×106J/m3K
で計算した場合、Ｄ＝3.0mの値が得られ、これは実際的
目的のためには使用不可能である。
いずに、溶融物を40℃に冷却することができる引取ドラ
ムのドラム直径を導びき出す。ρ×ｃ≒1.8×106J/m3K
で計算した場合、Ｄ＝3.0mの値が得られ、これは実際的
目的のためには使用不可能である。
第１図は本発明による装置の上昇位置の水浴を有する引
取ドラムの略示断面図、第２図は第１図による引取ドラ
ムのジャーナルのシール部の断面図、第３図は溶融フイ
ルム内及び溶融フイルムが押出される引取ドラムの表面
の温度変化をグラフで示す図並びに第4a図、第4b図及び
第4c図はそれぞれ温度の関数として、ポリプロピレンの
比熱cP,熱伝導率λ及び比体積ｖのグラフを示す図であ
る。 １……スロツトダイ、３……冷却ドラム、４……水槽、
５……後冷却水浴、６……シールジヤーナル、7,8……
シール、9,11……水浴４の側壁
取ドラムの略示断面図、第２図は第１図による引取ドラ
ムのジャーナルのシール部の断面図、第３図は溶融フイ
ルム内及び溶融フイルムが押出される引取ドラムの表面
の温度変化をグラフで示す図並びに第4a図、第4b図及び
第4c図はそれぞれ温度の関数として、ポリプロピレンの
比熱cP,熱伝導率λ及び比体積ｖのグラフを示す図であ
る。 １……スロツトダイ、３……冷却ドラム、４……水槽、
５……後冷却水浴、６……シールジヤーナル、7,8……
シール、9,11……水浴４の側壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−45162（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−81111（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−95463（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭49−37823（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (12)
- 【請求項１】スロットダイから押し出された溶融フイル
を冷却する方法において、 第１の水浴中に部分的に浸漬された、円周表面を有する
冷却ドラムを準備し、 第２の水浴を準備し、 溶融フイルムを一方の表面を、該フイルムがスロットダ
イから押し出された直後に、冷却ドラムの円周表面に接
触させ、溶融フイルムの一方の表面と冷却ドラムとの間
及び溶融フイルムの他方の表面と空気との間に熱伝達を
起こさせ、 冷却ドラムを回転させて溶融フイルムを第１の水浴中を
通過させ、それにより前記第１の水浴中の水を直接フイ
ルムに接触させることにより、該溶融フイルムが早期に
は冷却ドラムから分離されずかつ延伸せずに冷却ドラム
から引取り可能であるように冷却及び部分的に固化し、
かつ 部分的に固化した溶融フイルムを冷却ドラムから、該フ
イルムが第１の水浴に浸漬されている間に引取り、かつ
引取った、部分的に固化した溶融フイルムを水中を経て
第２の水浴に移動させて、溶融フイルムを所望の最終温
度にすることを特徴とする、溶融フイルムを冷却する方
法。 - 【請求項２】溶融フイルムを第１の冷却ドラムの水浴を
通過させるためにドラムを回転させる工程が、溶融フイ
ルムを100〜120℃の平均搬送温度に冷却することよりな
る、特許請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項３】部分的に固化した溶融フイルムを第２の水
浴を通過させる工程が、溶融フイルムを40℃の最終温度
に冷却することよりなる、特許請求の範囲第１項記載の
方法。 - 【請求項４】スロットダイから押し出された溶融フイル
を冷却する装置において、 第１の水位を有する第１の水浴； フイルムが押し出された直後に溶融フイルムを円周表面
上に受け取るための円周表面を有する冷却引取りドラ
ム、該冷却ドラムはその長手方向軸を中心に回転するた
めに第１の水浴中に部分的に浸漬されている； 冷却ドラムをその長手方向軸を中心に回転させるための
シャフト手段、それにより冷却ドラムは受け取った溶融
フイルムを第１の水浴を通過させて、該フイルムが早期
には冷却ドラムから分離されずかつ延伸せずに引取り可
能であるように溶融フイルムを冷却及び部分的に固化す
る； 部分的に固化した溶融フイルムを冷却ドラムの円周表面
から、該フイルムが第１の水浴に浸漬されている間に引
取り、かつ引取った、部分的に固化した溶融フイルムを
水中を経て第２の水位を有する第２の浴に運動させる手
段；及び 部分的に固化した溶融フイルムを第２の水浴を通過さ
せ、溶融フイルムを所望の最終温度に冷却する手段から
構成されていることを特徴とする、溶融フイルムを冷却
する装置。 - 【請求項５】第１の水浴中の水位が、第２の水浴中の水
位にほぼ等しい、特許請求の範囲第４項記載の装置。 - 【請求項６】第１の水浴中の水位が、冷却ドラムの長手
方向軸よりも高い、特許請求の範囲第４項記載の装置。 - 【請求項７】冷却ドラムが軸と、該軸を第１の水浴のそ
れぞれの側壁に取り付けるための軸上の１対のシールと
からなる、特許請求の範囲第６項記載の装置。 - 【請求項８】第１の水浴と第２の水浴が互いに連絡して
いる、特許請求の範囲第４項記載の装置。 - 【請求項９】冷却ドラムの直径Ｄが、式： ［上記式中、ｄは溶融フイルムの厚さ、ρは溶融フイル
ムの単位kg/m3での密度、cAは冷却ドラム上のフイルム
材料の比熱、vAは冷却ドラムの周速度、λは熱伝導率、
αＷは溶融フイルムと水との間の熱伝達係数及びαSTは
溶融フイルムと冷却ドラムとの間の熱伝達係数、Ｔαは
溶融温度、Tueは搬送温度及びTWは冷却ドラムの水浴の
水温である］で得られる値以下である、特許請求の範囲
第４項記載の装置。 - 【請求項１０】第１の水浴の水位が冷却ドラムの長手方
向軸の下にあり、かつ第１の水浴が冷却ドラムに対して
150〜155゜の包括角度αＴを形成する、特許請求の範囲
第９項記載の装置。 - 【請求項１１】第１の水浴の水位が冷却ドラムの軸の長
手方向軸の上にあり、かつ冷却ドラムに対する第１の水
浴の包括角度αｈが198〜203である、特許請求の範囲第
９項記載の装置。 - 【請求項１２】第２の水浴内の溶融フイルムの長さＬ
が、式： ［上記式中、CNは第２の水浴中のフイルム材料の比熱及
びＴωは引取ドラムの最終温度である］で得られた値以
上である、特許請求の範囲９項記載の装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3629105.6 | 1986-08-27 | ||
| DE3629105 | 1986-08-27 | ||
| DE19863635302 DE3635302A1 (de) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | Verfahren und vorrichtung zum abkuehlen eines aus einer breitschlitzduese in ein kuehlsystem extrudierten schmelzefilms |
| DE3635302.7 | 1986-10-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63114623A JPS63114623A (ja) | 1988-05-19 |
| JPH0761673B2 true JPH0761673B2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=25846912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62210381A Expired - Fee Related JPH0761673B2 (ja) | 1986-08-27 | 1987-08-26 | 溶融フイルムを冷却する方法及び装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4911874A (ja) |
| JP (1) | JPH0761673B2 (ja) |
| KR (1) | KR960000586B1 (ja) |
| FI (1) | FI87161C (ja) |
| FR (1) | FR2603226B1 (ja) |
| GB (1) | GB2195576B (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4211669C1 (ja) * | 1992-04-07 | 1993-08-19 | Continental Aktiengesellschaft, 3000 Hannover, De | |
| DE19508597A1 (de) * | 1995-03-10 | 1996-09-12 | Hoechst Ag | Verfahren zum Herstellen biaxial verstreckter Folien sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| DE19708886C1 (de) * | 1997-03-05 | 1998-02-12 | Dornier Gmbh Lindauer | Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Abziehen eines Schmelzefilms aus einer Folienproduktionsanlage |
| DE19709138C2 (de) * | 1997-03-06 | 2000-03-02 | Dornier Gmbh Lindauer | Vorrichtung zum Abkühlen eines aus einer Breitschlitzdüse auf eine Kühlwalze extrudierten Schmelzefilms |
| CN106196800A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 开平市嘉仁乳胶设备制造有限公司 | 一种乳胶带冷却机 |
| CN106738989B (zh) * | 2016-12-06 | 2019-03-19 | 莱芜润丰节水技术设备有限公司 | 滴灌带贴条生产设备 |
| CN107379356B (zh) * | 2017-07-21 | 2019-11-12 | 江苏中大包装材料有限公司 | 一种无水式塑料薄膜冷却装置 |
| CN107283696B (zh) * | 2017-07-21 | 2019-11-12 | 江苏中大包装材料有限公司 | 一种挤压式塑料薄膜无水冷却装置 |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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