JPH08224770A - 改良静電ピンガイド方法 - Google Patents

改良静電ピンガイド方法

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JPH08224770A
JPH08224770A JP7268531A JP26853195A JPH08224770A JP H08224770 A JPH08224770 A JP H08224770A JP 7268531 A JP7268531 A JP 7268531A JP 26853195 A JP26853195 A JP 26853195A JP H08224770 A JPH08224770 A JP H08224770A
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wire
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resin
pin guide
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キャメロン ザレットスカイ マーク
John E Benson
エリック ベンソン ジョン
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Eastman Kodak Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速運転が可能な静電手段によるポリマーシ
ートのキャスト表面へのピンガイド方法を提供する。 【解決手段】 ダイから溶融ポリマーシートを押出しキ
ャストし、そのシートを移動する冷却し電気的に接地し
た表面上でポリマーを固化させ、そしてシートが導電性
ワイヤーと冷却表面との間になるようにして導電性ワイ
ヤーをシートの長軸に対して横方向に延ばし、シートを
冷却表面に接触させ、静電手段によるキャスト表面への
熱可塑性ポリマー樹脂の接着を改良する方法で、シール
ドとシートとの間のワイヤーに対して平行な長い導電性
非絶縁シールドを設け、ワイヤーとシールドとに６〜１
５kVの範囲内のバイアス電圧をかけ、シールドのバイア
ス電圧をワイヤーのバイアス電圧よりも５kV以上低くし
てワイヤー及びシールドからシートへの電流を維持す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は静電ピンガイド（pi
nning)法を用いるポリマー樹脂のキャスト方法に関す
る。更に詳しくは、本発明はピンガイドワイヤーと一緒
に電気的にバイアスした導電性シールドを用いて、キャ
スト表面へのポリマー樹脂のピンガイドを改良する方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】静電ピンガイドは、押し出したプラスチ
ック樹脂を表面にキャストする際に使用される一つの方
法である。ピンガイドワイヤーは、それがその周りの空
気をイオン化させ、コロナ放電を作るように、高電圧に
されている。ワイヤーと同じ多数のイオンが樹脂の方に
反発され、そうして樹脂を静電的に荷電する。この静電
荷は、キャスト表面によって与えられる接地面と一緒に
なって樹脂に静電力を与え、キャスト表面との樹脂の接
触を改良して、急速に冷却され欠陥のないフィルムにす
る。これは、さもなければ樹脂とキャスト表面との間の
空気同伴によってフィルムの不均一及び欠陥が生じる、
高いキャスト速度で特に重要である。
【０００３】静電ピンガイドワイヤーを用いることは米
国特許第３，２２３，７５７号に記載されている。この
特許に記載された方法に於いて、フィルム形成性ポリマ
ー材料は、電極に極めて近接して通過している電気的に
接地された冷却表面上に押し出される。電極はポリマー
材料が固化する前にポリマー材料に静電荷を蓄積し、冷
却表面の幅に亘って材料をしっかりと接着させる。
【０００４】米国特許第３，６５５，３０７号、同第
３，６６０，５４９号及び同第３，６８６，３７４号に
は、絶縁層で覆われている半円筒形の接地したシールド
を用いることによって静電ピンガイドの高速性能を改良
する方法が開示されている。第二電極はピンガイドワイ
ヤーから電荷を受け取り、イオンを樹脂の方に押し付け
る傾向がある。更に、気体が含有されるかもしれず、こ
れは火花連絡電圧、即ち電極がホイール又はダイに放電
する電圧を上昇させる機能を果たす。
【０００５】米国特許第３，８２０，９２９号に於いて
は、第二のワイヤーがピンガイドワイヤーに電気的に接
続されている。これはイオンを放出しないようにより大
きい直径のものであり、それでこれは形状が一層限定さ
れている以外は上記段落に記載されている誘電シールド
と同様の容量で機能する。米国特許第４，１２９，６３
０号では、導電性又は非導電性で可変形状の非接地シー
ルドが、ピンガイドワイヤーと押出しダイとの間に介在
され、ダイからの昇華物によるピンガイドワイヤーの汚
染が減少することによる改良された電界均一性のために
ピンガイドを改良することが特許請求の範囲に記載され
ている。
【０００６】半円筒形接地導電性シールドが米国特許第
４，２４４，８９４号に開示されている。この特許で
は、所定のピンガイドワイヤー電圧で、他の配置による
よりも大きい電荷が接地シールドにより樹脂に与えられ
ると主張されている。米国特許第４，５３４，９１８号
には、ピンガイドワイヤーの方に延びた接地ピンからな
る第二の電極が開示されている。この特許の請求の範囲
には、これらのピンが樹脂に与えられる電荷の均一性を
改良してより良いピンガイドになることが記載されてい
る。
【０００７】米国特許第５，０３０，３９３号では、一
組の浮動導電性電極がピンガイドワイヤーの何れかの側
に配置されている。これらの電極は米国特許第３，６５
５，３０７号に於けるような以前に記載された絶縁シー
ルドと同様の機能を果たす。最後に、使用される他の方
法は真空ピンガイドである。しかしながら、真空ピンガ
イドは押し出された樹脂の何れかの側にビーズを使用す
ることに非常に依存している。最小のビーズ若しくは一
表面のみへのビーズを必要とするか又は全くビーズを必
要としない応用に於いては、真空ピンガイドは困難であ
り、全く作動しないかもしれない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】より高い速度でのピン
ガイドにはピンガイドワイヤーによるより高い電流出力
が必要であることが観察された。これはワイヤー電圧を
上昇させることによって増加させることができるが、一
定の電圧よりも高いとワイヤーとキャスト表面又はダイ
の何れかとの間でアーク発生が生じる。上記の方法はこ
の制限を回避するように使用されてきた。しかしなが
ら、完全に成功したものはなかった。本発明は、ピンガ
イドワイヤーと一緒に電気的にバイアスした導電性シー
ルドを用いて、ピンガイド装置の荷電効率を調節し、ポ
リマー配合物及び処理速度に関して改良されたピンガイ
ド許容範囲にすることができることによって上記の問題
点を解決する方法である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、ダイか
ら溶融ポリマーのシートを押し出しキャストし、キャス
トシートを移動する冷却し電気的に接地した表面上に向
かわせてポリマーを固化させ、シートが冷却表面に接触
する前に、シートが導電性ワイヤーと冷却表面との間に
なるようにして導電性ワイヤーをシートの長軸に対して
横方向に延ばし、ワイヤーがシールドとシートとの間に
なるようにして長い導電性非絶縁シールドをワイヤーに
対して平行に延ばし、そしてワイヤー及びシールドにバ
イアス電圧をかけることを含んでなるポリマーフィルム
のキャストシートのピンガイド方法であって、ワイヤー
のバイアス電圧を７〜１０kVの範囲内に設定し、かつシ
ールドのバイアス電圧を１〜３kVの範囲内に調節してワ
イヤー及びシールドからシートへ流れる所望の電流を維
持することを更に含む方法が提供される。
【００１０】本発明に従えば、またダイから溶融ポリマ
ーのシートを押し出しキャストし、キャストシートを移
動する冷却し電気的に接地した表面上に向かわせてポリ
マーを固化させ、シートが冷却表面に接触する前に、シ
ートが導電性ワイヤーと冷却表面との間になるようにし
て導電性ワイヤーをシートの長軸に対して横方向に延ば
し、ワイヤーがシールドとシートとの間になるようにし
て長い導電性非絶縁シールドをワイヤーに対して平行に
延ばし、ワイヤーに６kV〜１５kVの範囲内の第一バイア
ス電圧をかけ、シールドへの第二バイアス電圧を第一バ
イアス電圧よりも少なくとも５kV低く調節してワイヤー
及びシールドからシートへ流れる所望の電流を維持する
ことを含んでなるポリマーフィルムのキャストシートの
ピンガイド方法が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明はポリマーフィルムのキャ
ストシートのピンガイド方法である。この方法には、ダ
イから溶融ポリマーのシートを押し出しキャストする工
程、キャストしたシートを移動する冷却し電気的に接地
した表面上に向かわせてポリマーを固化させる工程及び
シートが導電性ワイヤーと冷却表面との間になるように
して導電性ワイヤーをシートの幅に対して平行に延ば
し、その後シートを冷却表面に接触させる工程が含まれ
る。この方法には更に、ワイヤーがシールドとシートと
の間になるようにして長い導電性非絶縁シールドをワイ
ヤーに対して平行に延ばし、ワイヤーに６〜１５kVの範
囲内のバイアス電圧をかけ、そしてシールドのバイアス
電圧をワイヤーのバイアス電圧よりも少なくとも５kV低
く調節してワイヤー及びシールドからシートへ流れる所
望の電流を維持することが含まれる。
【００１２】本発明の別の態様に於いて、方法にはシー
ルドをワイヤーとダイとの間に配置させる別の工程が含
まれる。
【００１３】本発明は、先行技術の方法よりも多量の正
味電流又は電荷を樹脂に与えるという利点を有してい
る。本発明はまた、誘電絶縁材料の除外及び長い寿命及
び高い誘電破壊強度を有することのその必要な制限に於
いて、絶縁されたシールドを使用することとは反対の利
点を有している。最後に、本発明は先行技術の方法より
も大きい調節という利点を有している。本発明のより良
き理解並びに本発明の別の目的、利点及び能力のより良
き理解のために、添付図面を参照して以下に説明する。
【００１４】
【実施例】図１に示すように、ポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）のようなプラスチックフィルムの製造に
於いて接地されたキャストホイールへの押し出された樹
脂の接着性を改良するための静電ピンガイド用に先行技
術装置が用いられる。静電ピンガイドの概念は、樹脂が
ダイから押し出されたとき樹脂に一群の電荷を散布する
（spray)ことである。これを図１に図解的に示す。押出
しダイ１０によってポリマー樹脂１１がキャストホイー
ル１２上に押し出される。電圧がピンガイドワイヤー１
４にかけられ、樹脂とキャストホイールとの間に静電力
が作られ、それによって空気連行が防がれポリマー樹脂
の高品質フィルムの製造が可能になる。この方法の重要
な要因は、樹脂を荷電させるために使用されるピンガイ
ドハードウエア及び樹脂の電気抵抗率である。
【００１５】図２にポリマー樹脂１１の別のピンガイド
方法を示す。樹脂がダイ１０から押し出されたとき樹脂
１１の後ろに真空を作るために真空ボックス２０を用い
る。この真空はキャストホイール１２によって連行され
る空気境界層を取り除き、樹脂１１とホイール１２との
間の一層均一な接触を可能にする。真空ピンガイドは押
し出された樹脂１１の何れかの側にビーズを使用するこ
とに非常に依存していると信じられる。最小のビーズ若
しくは一表面のみへのビーズを必要とするか又は全くビ
ーズを必要としない応用について、真空ピンガイドは困
難であり、全く作動しないかもしれない。
【００１６】図３は本発明で使用する装置を示す。押出
しダイ１０によってポリマー樹脂１１がキャストホイー
ル１２上に押し出される。ピンガイドワイヤー１４が樹
脂１１とキャストホイールとの間に配置されている。導
電性シールド１５が押出しダイとピンガイドワイヤーと
の間に配置されている。しかしながら、このシールド１
５を接地又は浮動させるのではなくて、電源１６をシー
ルドに接続してシールド１５のバイアス電圧を調節でき
るようになっている。必要ならば、グラウンドとの間に
抵抗器１７を電源と並列に設けて、ピンガイドワイヤー
１４からの電流を落とすようにしてもよい。
【００１７】米国特許第４，２４４，８９４号に記載さ
れているような接地したシールドとは反対のこのアプロ
ーチの利点は、バイアスしたシールドにより樹脂に利用
できる正味電流（電荷）の量が大きくなることである。
重要性のパラメータは樹脂に蓄積された電荷であり、バ
イアスしたシールドはより多くの電荷を与えることがで
き、それで接地したシールドよりも一層効率的に運転す
ることができる。このことは、シールドのバイアス電圧
の関数として樹脂への正味電流をプロットした図４に示
されている。この実験について、種々のポリマー樹脂配
合物をそれぞれ、２０００μＡの一定電流出力に維持し
た１０kV以下のピンガイドワイヤーを用いて５ミルの厚
さで４５フィート／分でキャストした。ワイヤーの電圧
は１０kV以下であった。典型的に、接地したシールドは
僅か１０％の効率（約２００μＡ）であり、一方バイア
スしたシールドは５０％効率（４kVで）のように高くす
ることができる。バイアスシールドは運転者を保護する
ために物理的に隔離しなくてはならない。図４に示すよ
うに、荷電効率の上昇は樹脂配合物に無関係に起こる。
それで低い正味電流値を生じさせる樹脂配合物はシール
ド電圧を上昇させることによって補償することができ
る。キャスト速度を高くするためには正味電流を高くす
ることが必要であり、これは接地したシールドではなく
本発明のバイアスシールドを使用することによって一層
容易に達成される。
【００１８】本発明の新規な特徴は、ピンガイドワイヤ
ー電圧に依存するが、ピンガイドワイヤー電圧及びグラ
ウンド電位とは著しく異なっているシールド用の最適バ
イアス電圧が存在することを実現したことである。この
ことは下記の実験によって示される。
【００１９】シールド１５を設けた図３の装置を、５ミ
ル厚さで４５fpm （フィート／分）でポリマー樹脂をピ
ンガイドするために用いた。ピンガイドワイヤー電流を
スペルマン（Spellman) 高電圧電源でモニターした。シ
ールド１５をバイアスするためにグラウンドとの間に設
けた６００ｋΩ抵抗器と並列で他のスペルマン高電圧電
源１６を用いた。シールドの電源からの電流もモニター
した。ピンガイドワイヤーをオフにして電源によりシー
ルドに供給された電流を基準線として使用し、通電した
ピンガイドワイヤーで得られた値によってシールドへの
電流の尺度を得た。樹脂への正味電流をピンガイドワイ
ヤー電流と予め算出されたシールドへの電流との差異と
して算出した。
【００２０】変化させた二つのパラメーターはピンガイ
ドワイヤー電圧及びシールドバイアス電圧であった。所
定のシールドバイアスについて、ピンガイドワイヤー電
圧を７kV（コロナが生じるよりも少し上）から９．５kV
（アークが発生するための制限値）まで０．５kV増分で
変化させた。これを１、１．５、２、３及び４kVのシー
ルドバイアス電圧について行った。正味樹脂電流データ
の等高プロットを作った。最適シールドバイアス電圧
（シールド電圧）が所定のピンガイドワイヤー電圧（ワ
イヤー電圧）について存在し、この最適電圧は試験した
配置について１〜４kVであることが非常に明らかであ
る。また、最適シールド電圧はワイヤー電圧の上昇と共
に非直線状に上昇するワイヤー電圧の関数であると思わ
れる。
【００２１】所定の樹脂、処理速度及びフィルム厚さに
ついて、樹脂の正味電流を決定する際にワイヤー電圧及
びシールド電圧の二つの主な影響がある。一つはピンガ
イドワイヤーによって作られる電流の量であり、他のも
のはワイヤーから発生し樹脂上で終わる電界線の数であ
る。所定のワイヤー電圧について、シールド電圧が低い
と高いワイヤー電流発生になり、また樹脂ではなくシー
ルドで終わる多数の電界線になる。シールド電圧が上昇
するとき、ワイヤー電流は減少するがより多くの電界線
が樹脂上で終わり、電流の大部分をシールドに送る傾向
がある。シールド電圧が高過ぎると、ワイヤー電流発生
は完全に停止する。最適シールド電圧でワイヤー電流発
生の停止と樹脂上で終わる電界線の数の増加との間のバ
ランスは最大になる。
【００２２】ピンガイド品質はバイアスしたシールドを
用いて示されるように樹脂の方に進む正味電流に直接関
係している。４５fpm で、５ミル厚さのフィルムは樹脂
配合物に依存して４〜８μＡ／cmの正味電流レベルで十
分にピンガイドされる。多分樹脂抵抗率変動のために、
異なった樹脂配合物の間で変動がある。
【００２３】ピンガイドワイヤーに隣接して配置された
シールドのバイアス電圧を上昇させると、装置の荷電効
率が改良され、樹脂抵抗率変動に対するピンガイド装置
の強さを改良することができる。ピンガイドワイヤー電
圧に依存する最適シールドバイアス電圧がある。更に、
ピンガイドワイヤー電圧の関数である最適シールドバイ
アス電圧があることが示された。
【００２４】本発明は種々の速度でポリマー配合物をキ
ャストするために適用することができる。若しピンガイ
ドワイヤーにかけられるバイアス電圧が６kV〜１５kVで
あり、シールドにかけられるバイアス電圧がピンガイド
ワイヤーにかけられるバイアス電圧よりも少なくとも５
kV低いと、本発明は最も良く作動する。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、ピンガイドワイヤーと一緒に
電気的にバイアスした導電性シールドを用いて、ピンガ
イド装置の荷電効率を調節し、ポリマー配合物及び処理
速度に関して改良されたピンガイド許容範囲にすること
ができることによって前記の問題点を解決する方法であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術に係る静電ピンガイドワイヤーを用い
るキャスト方法の説明図である。
【図２】先行技術に係る真空ピンガイド装置を用いるキ
ャスト方法の説明図である。
【図３】本発明の静電ピンガイドワイヤーの上に電気的
にバイアスした導電性シールドを用いるキャスト方法の
説明図である。
【図４】種々の樹脂配合物についてシールドバイアス電
圧の関数としてポリマー樹脂への測定正味電流を示すグ
ラフ図である。
【符号の説明】
１０…押出しダイ １１…ポリマー樹脂 １２…キャストホイール １４…ピンガイドワイヤー １５…シールド １６…電源 １７…抵抗器 ２０…真空ボックス

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ダイから溶融ポリマーのシートを押し出
    しキャストし、 キャストシートを移動する冷却し電気的に接地した表面
    上に向かわせてポリマーを固化させ、 シートが冷却表面に接触する前に、シートが導電性ワイ
    ヤーと冷却表面との間になるようにして導電性ワイヤー
    をシートの長軸に対して横方向に延ばし、 ワイヤーがシールドとシートとの間になるようにして長
    い導電性非絶縁シールドをワイヤーに対して平行に延ば
    し、そしてワイヤー及びシールドにバイアス電圧をかけ
    ることを含んでなるポリマーフィルムのキャストシート
    のピンガイド方法であって、ワイヤーのバイアス電圧を
    ７〜１０kVの範囲内に設定し、かつシールドのバイアス
    電圧を１〜３kVの範囲内に調節してワイヤー及びシール
    ドからシートへ流れる所望の電流を維持することを更に
    含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 ダイから溶融ポリマーのシートを押し出
    しキャストし、 キャストシートを移動する冷却し電気的に接地した表面
    上に向かわせてポリマーを固化させ、 シートが冷却表面に接触する前に、シートが導電性ワイ
    ヤーと冷却表面との間になるようにして導電性ワイヤー
    をシートの長軸に対して横方向に延ばし、 ワイヤーがシールドとシートとの間になるようにして長
    い導電性非絶縁シールドをワイヤーに対して平行に延ば
    し、 ワイヤーに６kV〜１５kVの範囲内の第一バイアス電圧を
    かけ、 シールドへの第二バイアス電圧を第一バイアス電圧より
    も少なくとも５kV低く調節してワイヤー及びシールドか
    らシートへ流れる所望の電流を維持することを含んでな
    るポリマーフィルムのキャストシートのピンガイド方
    法。
JP7268531A 1994-10-18 1995-10-17 改良静電ピンガイド方法 Pending JPH08224770A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US324951 1994-10-18
US08/324,951 US5494619A (en) 1994-10-18 1994-10-18 Improved electrostatic pinning method

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