JPH10503724A - ウェブ形プラスチック箔を生産する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この開示は、ウェブ形プラスチック箔（１９）を生産するための方法および装置に関する。この発明による装置によれば、粒状または粉末状重合体と微粒子充填剤を混ぜ、その後この混合物をダイ開口部（１８）から押出して完成したプラスチック箔を形成する。上に開示した出発原料の混合を容易にするために、粒状または粉末状重合体を可塑化し、微粒子充填剤を混ぜる前に脱気する。

Description

【発明の詳細な説明】 ウェブ形プラスチック箔を生産する方法および装置 技術分野 この発明は、粒状または粉末状重合体および微粒子充填剤を混ぜ合せてダイ開 口部の平らな間隙から押出す、ウェブ形プラスチック箔の生産方法に関する。こ の発明は、また、この発明による方法を使ってウェブ形プラスチック箔を生産す るための装置に関する。 背景技術 上記の種類のウェブ形プラスチック箔は、例えば、ヨーロッパ特許出願公開明 細書Ａ−Ｏ３５３４９６およびＡ−Ｏ３５３９９１からかねがね知られている。 従来技術のウェブ形プラスチック箔は、プロピレン単独重合体またはエチレン− プロピレン共重合体と５０ないし８０重量パーセントの充填剤の粒状出発原料か ら生産し、形状が安定し液密の食品包装用包装材料として使うことを意図してい る。類似のウェブ形プラスチック箔が、英国特許明細書Ａ−１５５４１４３から も知られている。 上記の従来技術（例えば、英国特許明細書Ａ−１５５４１４３参照）によれば 、このウェブ形プラスチック箔は、三つの相互に別々のプロセス・ステップを含 む押出し法によって重合体と充填剤の粒状出発原料から生産し、各プロセス・ス テップは、それ自体の個々のプロセス用機器を必要とし、それらを一つの連続す るプロセス・サイクルに統合することはこれまで不可能であった。 従来技術の押出し法では、第１プロセス段階で、粉末状重合体を安定剤のよう な成分と共に、第１押出しプラントへ送り、それが既知の方法の押出しによって 安定化した重合体粒剤を生産する。第２プロセス段階では、この安定化した重合 体粒剤を第１プロセス段階から微粒子充填剤と共に第２押出しプラントへ送り、 それが既知の方法の押出しによって充填剤を含む安定化した重合体粒剤を生産す る。第２プロセス段階からのこの充填剤を含む安定化した重合体粒剤を、最後に 、第３プロセス段階で、第３押出しプラントへ送り、それがこの重合体材料をダ イ 開口部の平らな間隙から押出すことによってウェブ形プラスチック箔を生産する 。次に、この押出したプラスチック箔を、この第３押出しプラントの排出端に関 連して配置されたカレンダーローラの支援で所望の箔厚に圧延する。 発明の目的 上記のウェブ形プラスチック箔を生産するための従来技術の押出し法に、プロ セス用機器のための資本費用および投資額が大きいことを含む重大な欠点がある ことは明らかであり、従って、この発明の一つの目的は、これらの欠点を無くす ることができる改良されたプロセスを提案することである。この発明の一つの特 別な目的は、各々それぞれの押出しプラントを伴う相互に別々のプロセス段階を 三つも必要とする上記の従来技術によるプロセスとは違って、単一押出し機装置 を使うプロセス段階で、重合体と充填剤の粒状出発原料からウェブ形プラスチッ ク箔を生産することができる方法を実現することである。この発明の更に他の目 的は、この発明の方法を使ってウェブ形プラスチック箔を生産するための装置を 実現することである。 解決手段 これらおよびその他の目的は、それぞれ、添付の請求項１で定義する方法およ び添付の請求項１３で定義する装置を媒介として、この発明によって達成できる 。 発明の概要 この発明による方法で出発原料の一つとして使用する粒状重合体は、充填剤を 含む他の出発原料と共に、比較的大量の空気およびその他のプロセスガスを含み 、それらが出発原料に伴って押出し機装置の中へ入るのは不可避であり、それは 、この装置による機械的処理、または送込んだ出発原料の圧縮によって、この圧 縮された原料から放出される傾向にあるが、一方過剰な圧力が蓄積し、それが可 塑化した重合体のかたまりの機械的処理を続けるのを妨げる。この望ましくない が、避けられない空気量は、送込む出発原料の粒子サイズが小さくなると増し、 拡大する。もし、極端な微粒子出発原料、例えば粒子サイズ３０μｍ未満の充填 剤と共に粉末状重合体を使用すると、押出し機装置は、その内部の過剰な圧力の 増加にうち克つために極端に大電力の入力を必要とする。次に、これは望ましく ない温度上昇を伴い、それが温度に敏感な重合体を深刻に損傷し、それによって 押出 し品の特性を低下させるかも知れない。 随伴空気およびプロセスガスが押出し機装置の中で送込んだ微粒子出発原料を 圧縮および混合する間に放出される問題は、この発明によれば、押出し機装置を この押出し機装置の前進方向に適当に選んだ点で脱気または排気し、同時に送込 まれた出発原料の機械的処理または圧縮の中断をそのような脱気または排気点に 関連して扱うことで効果的に解決される。 この発明の特徴をなす、それらの対策の結果として、従来技術に不可避な大げ さな過剰圧力および大げさな温度上昇を起すことなく、極端な微細粒子の出発原 料を使うことが可能である。上記対策の結果として、更に、この発明による方法 を一つの押出し機装置しか使わずに単一プロセス段階で実行することが可能であ り、それは、ウェブ形プラスチック箔を生産するために三つの別々のプロセス段 階と少なくとも三つの別々の押出し機プラントを必要とする従来技術に比べて、 大きな改良である。 この発明による方法の一つの特に有利な実施例によれば、上に考察した英国特 許明細書Ａ−１５５４１４３に開示されているような従来技術の押出しプロセス で使用する、反対の回転方向に駆動される２本の前進スクリューを有する押出し 機プラントとは違って、同じ速度で同じ回転方向に回転される（所謂共回転）２ 本の前進スクリューを含む押出し機装置を使用する。これらの前進スクリューが この発明による押出し機装置の中で同じ速度および同じ回転方向に回転すること によって、この押出し機装置の処理能力、従ってこの発明による押出し方法の生 産速度を大きく増すことができる。従来技術による逆回転前進スクリューは、精 精１００ｒｐｍの速度でしか回転できないが、この発明による押出し機装置の共 回転前進スクリューは、６００ｒｐｍもの高速度で回転することができる。 図面の簡単な説明 さて、以下に特に添付の図面を参照して、この発明を詳細に説明し、この図面 は、この発明の一つの好適実施例による方法を使ってウェブ形プラスチック箔を 生産するための二段スクリュー式押出し機装置の縦断面を模式的に示す。 好適実施例の説明 図面を参照すると、この発明による方法を使ってウェブ形プラスチック箔を生 産するための押出し機装置が縦断面で模式的に示され、全体を参照番号１０で示 されている。この押出し機装置１０は、二段スクリュー式で、この押出し機装置 の縦方向に２本の平行前進スクリュー１１が中央に配置されているが、図面には １本しか示さない。前進スクリュー１１は、共通の、ほぼ円筒形のケーシング１ ２によって囲まれ、それらそれぞれの軸方向スクリュー軸１３を含み、スクリュ ー軸１３は、これらの軸から伸びてケーシング１２の内壁からわずかな距離で終 る螺旋状ブレードまたはリング（図示せず）を備える。これらの回転スクリュー 軸１３は、押出し機装置１０の後端（図面の右端）に配置された駆動手段１５に よって駆動され、この駆動手段は、例えば電気モータで、それによって前進スク リュー１１を同じ回転方向に、１００ないし６００ｒｐｍで変動する速度で回転 することができる。 押出し機装置１０の前端１６（図面の左端）に、ケーシング１２に結合された ダイヘッド１７を備え、その前端に、１８で暗示する平らな間隙形のダイ開口部 があり、それを通してウェブ形プラスチック箔１９を押出す。ダイヘッド１７に 関連して、押出し機装置１０の下流に、多数（三つ）の相互に垂直に上にあるカ レンダーローラ２０を備え、その間に押出したプラスチック箔１９を送って所望 の箔厚、例えば２０ないし３０００μｍに圧延する。 図面に示すように、円筒形ケーシング１２は、前進スクリュー１１の前進方向 （図面で右から左へ）に互いの順序に配置された多数（三つ）の入口２１、２２ 、２３を有し、それらは、前進スクリュー１１とケーシング１２の内壁の間で押 出し機装置１０の内部に通じている。これらの入口の中で、後入口２１は、重合 体、例えば粉末状プロピレン単独重合体またはエチレン−プロピレン共重合体で 、ＡＳＴＭによるメルトインデックスが０．５と５の間（２３０℃；２．１６ｋ ｇ）の重合体を送込む意図である。中間入口２２および前入口２３は、粒状充填 剤およびこの生産プロセスのために選んだその他の粒状添加剤、例えば安定剤、 顔料等を送込むことを意図している。 この発明による方法に使用すべき粒状充填剤は、白亜、タルク、雲母等のよう な普通の充填剤のどれでもよい。包装を目的としたウェブ形プラスチック箔を生 産する目的に、この充填剤は、粒子サイズが１ないし３０μｍの微粒子白亜を入 口２２および２３から、この充填剤が生産したプラスチック箔の重量の５０ない し８０パーセントを構成するような量に供給するのが好ましい。 更に図面から、円筒形ケーシング１２が、前進スクリュー１１の前進方向に互 いの順序に配置された多数の追加の出口２４、２５および２６を有し、それらは 、前進スクリュー１１とケーシング１２の内壁の間の自由空間に通じていて、こ れらの出口は、この生産プロセス中にできた空気およびその他のガスを逃して押 出し機装置１０の中に邪魔になる過剰な圧力を避けるために設けられていること が明白だろう。更に厳密には、最後部の出口２４は、後入口２１と中間入口２２ の間の領域に配置されている。中間出口２５は、中間入口２２と前入口２３の間 の領域に配置され、一方、前出口２６は、前入口２３の前の領域に配置されてい る。 円筒形ケーシング１２は、その上に、ダイヘッド１７に隣接する領域に第４出 口２７を備え、押出し得るプラスチックのかたまりを参照番号１８で示すダイヘ ッド開口部の平らな間隙から押出す前に付加的空気およびプロセスガスを逃す。 スクリュー軸１３は、断面直径（Ｄ）が、ある長さの部分Ｌ１−Ｌ７を除いて 、それらの全長に亘って一定であり、その除いた部分の断面直径（ｄ）は小さく 、それによって上記の長さの部分Ｌ１−Ｌ７の領域にスクリュー軸１３とケーシ ング１２の内壁の間に大きい自由空間ができる。 各それぞれの長さ部分Ｌ１−Ｌ７は、そのそれぞれの入口２１−２３および出 口２４−２６に関連して配置され、入口２１が長さ部分Ｌ１と一致し、出口２４ が長さ部分Ｌ２と一致し、入口２２が長さ部分Ｌ３と一致し、出口２５が長さ部 分Ｌ４と一致し、入口２３が長さ部分Ｌ５と一致し、出口２６が長さ部分Ｌ６と 一致し、および出口２７が長さ部分Ｌ７と一致するようになっている。 それで、大きい自由空間の結果として、押出し機装置１０の中で送込まれた原 料に対する空間が大きくなり、それによって、これらの大きい空間の中で過剰な 圧力になる傾向が小さくなり、同時に、内部過剰圧力が減少しまたは完全になく なる結果として、入口２１、２２、２３からの原料の送込みが容易になり、出口 ２４、２５、２６および２７からの原料の望ましくない漏れを起す危険が減少す る。 上に説明した押出し機装置１０で、前進スクリュー１１の長さは、Ｄが上記の 定義によるスクリュー軸の小さくしない直径を指すとき、３５×Ｄないし５０× Ｄであるべきである。好適なスクリューの長さは、４４×Ｄである。 上に説明した押出し機装置１０を使ってウェブ形プラスチック箔１９を生産す る際の手順は、この発明の方法の一つの好適実施例によって次の通りである。 駆動手段１５を使って、両前進スクリュー１１を相互に同じ回転方向に、相互 に同じ速度で回転し、その速度は、１００ないし６００ｒｐｍで変動してもよい 。重合体、例えばＡＳＴＭによるメルトインデックスが０．５と５の間（２３０ ℃；２．１６ｋｇ）の粉末状プロピレン単独重合体またはエチレン／プロピレン 共重合体を入口２１から押出し機装置１０の中へ送込み、前進スクリュー１１の 回転によって、長さ部分Ｌ１とＬ２の間の領域でこの前進スクリューによる粉末 状重合体の機械的処理または圧縮の結果として初期可塑化しながら、前進スクリ ュー１１とケーシング１２の内壁の間の絞った空間を押し進める。 長さ部分Ｌ１とＬ２の間の出口２４で、この圧縮された重合体のかたまりが脱 気または排気され、同時に、出口２４の排気領域で内部空間が拡がるので圧縮が 一時的に中断される。 この大きい内部排気空間から、この脱気された重合体のかたまりは、長さ部分 Ｌ２とＬ３の間の絞られた通路を前進し、共回転前進スクリュー１１がこの重合 体のかたまりに与える機械的影響の結果として、付加的可塑化を受ける。 微粒子充填剤、例えば粒子サイズが１ないし３０μｍの白亜、雲母、タルク等 を、安定剤、顔料等のような他の選択した微粒子添加剤と共に入口２２から送込 み、同時に、この入口２２の領域の内部空間が拡がる結果として押出し機装置１ ０の中の圧力が一時的に下がる。 この拡大した入口領域から、重合体のかたまりと追加した充填剤および添加剤 粒子が長さ部分Ｌ３とＬ４の間の絞られた通路を進み、そこでこれらの充填剤お よび添加剤粒子が前進スクリュー１１によるこの可塑化された重合体のかたまり の機械的処理の結果としてこの重合体のかたまりに混ぜられる。 出口２５で、可塑化した重合体と粒子の混合物が脱気され、同時に、内部の過 剰な圧力による結果として出口２５からの原料の望ましくない漏れを避けるため に、長さ部分Ｌ４の領域で内部空間が拡がる結果として圧力が一時的に下がる。 ２５の出口領域から、この排気または脱気された重合体のかたまりと粒子は、 長さ部分Ｌ４とＬ５の間の絞られた通路を進み、そこでこれらの粒子の可塑化し た重合体のかたまりの中への更なる混合が行われる。 入口２３から、粒子サイズが１ないし３０μｍの白亜、雲母、タルク等のよう な更なる微粒子充填剤を、安定剤、顔料等のような他の選択した微粒子添加剤と 共に添加し、同時に、長さ部分Ｌ５内でスクリュー軸の直径が小さくなるので内 部空間が拡がる結果として押出し機装置１０の中の圧力が一時的に下がり、これ ら粒子の添加送込みが容易になる。 ２３の入口領域から、この重合体のかたまりと粒子が、長さ部分Ｌ５とＬ６の 間の絞られた通路を進み、そこで送込まれた粒状原料が、前進スクリュー１１に よる機械的処理の結果としてこの重合体のかたまりに混ぜられる。 出口２６で、可塑化した重合体と粒子の混合物が脱気され、同時に、内部の過 剰な圧力の結果として出口２６からの原料の望ましくない漏れを避けるために、 長さ部分Ｌ６内でスクリュー軸の直径が小さくなるので内部空間が拡がる結果と して押出し機装置１０の中の圧力が一時的に下がる。 ２６の出口領域から、この脱気された重合体のかたまりと粒子は、長さ部分Ｌ ６とＬ７の間の絞られた通路を進み、そこで粒子の更なる混合が、前進スクリュ ー１１によるこの重合体のかたまりの機械的処理の結果として行われる。 出口２７で、可塑化した重合体と粒子の混合物が再び脱気され、同時に、内部 の過剰な圧力の結果として出口２７からの原料の望ましくない漏れを避けるため に、長さ部分Ｌ７の領域内でスクリュー軸１３の芯の直径が小さくなる結果とし て押出し機装置１０の中の圧力が一時的に下がる。 ２７の出口領域から、この脱気された重合体のかたまりと粒子は、長さ部分Ｌ ７とダイヘッド１７の間の絞られた通路を進み、そこで粒子の重合体のかたまり の中への最終混合が行われる。このようにして、均質な押出し得る重合体のかた まりがダイヘッド１７の中へ押込まれ、ダイヘッド１７の前端の開口部の平らな 間隙から押出され、ウェブ形プラスチック箔１９を形成する。その後、この押出 されたウェブ形プラスチック箔１９は、最初に二つの下カレンダーローラ２０の 間のニップに送られ、その後二つの上カレンダーローラ２０の間のニップに送ら れて所望の箔厚に圧延される。その厚さは、このプラスチック箔１９の用途によ って２０μｍと３０００μｍの間で変動してもよい。 この発明による上記の方法では、ウェブ形プラスチック箔を１時間当り約２０ トンもの高生産速度で生産することができる。一つの押出し機装置しか使わずに 単一プロセス段階で実行できるようにした、この発明による方法を使えば、三つ の別々の押出し機プラントを使う、先に説明した従来技術によって生産したプラ スチック箔に比べて、更に改良された箔特性が得られるだろう。例えば、この発 明による方法では、従来技術の方法に比べて、安定剤および重合体の損失がわず かであり、それは、この押出したプラスチック箔を食品包装用包装材料として使 う場合に、それによって風味に関する問題（所謂味のないこと）がかなり減るの で、大きな利点である。 最後に、この発明は、当然、上に説明した実施例だけに限定されず、上記実施 例は、単にこの発明およびその概念を例示し、説明するためのものであることを 指摘すべきである。従って、ここに開示し、添付の請求項で定義する独創性ある 概念から逸脱することなく修正や変更を着想可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，Ｂ Ｇ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 粒状または粉末状重合体および微粒子充填剤を混合してダイ開口部の平 らな間隙（１８）から押出す、ウェブ形プラスチック箔（１９）の生産方法に於 いて、この粒質または粉末状重合体を可塑化し、この微粒子充填剤に混ぜる前に 空気およびその他のガスを除去するために排気することを特徴とする方法。 ２． 請求項１で請求する方法に於いて、この微粒子充填剤を、安定剤、顔料 等のような、このプラスチック箔を生産するために選択したその他の可能な微粒 子添加剤と共に、この可塑化され、排気された重合体のかたまりに、二つ以上の 別々の機会に添加すること；およびこの重合体のかたまりを、空気およびその他 のガスを除去するために、各それぞれの添加機会の間に排気することを特徴とす る方法。 ３． 請求項１または請求項２で請求する方法に於いて、この重合体のかたま りを、最後の添加機会の後に、少なくとももう１回排気することを特徴とする方 法。 ４． 請求項１から請求項３までのいずれか一つで請求する方法に於いて、粒 状または粉末状重合体の可塑化と微粒子充填剤およびその他の添加剤の添加の両 方を、それぞれ、重合体用の一つの入口（２１）と充填剤および上記添加剤用の 入口（２２、２３）を備える押出し機装置（１０）によって行い、この押出し機 装置が上記脱気または排気用の排気出口（２４、２５、２６および２７）も示す ことを特徴とする方法。 ５． 請求項１から請求項４までのいずれか一つで請求する方法に於いて、上 記排気を、それぞれ、可塑化した重合体および充填剤を含む重合体のかたまりを 、それぞれ、減圧して行うことを特徴とする方法。 ６． 請求項１から請求項５までのいずれか一つで請求する方法に於いて、こ の微粒子充填剤およびその他の添加剤の添加も、可塑化した重合体および充填剤 を含む重合体のかたまりを、それぞれ、減圧して行うことを特徴とする方法。 ７． 請求項１から請求項６までのいずれか一つで請求する方法に於いて、こ の粒状または粉末状重合体が、ＡＳＴＭによるメルトインデックスで０．５と５ の間（２３０℃；２．１６ｋｇ）のプロピレン単独重合体またはエチレン／プロ ピレン共重合体から成ることを特徴とする方法。 ８． 請求項１から請求項７までのいずれか一つで請求する方法に於いて、こ の微粒子充填剤を重合体の重量の５０パーセントと８０パーセントの間の量に添 加することを特徴とする方法。 ９． 請求項１から請求項８までのいずれか一つで請求する方法に於いて、こ の微粒子充填剤の粒子サイズが１μｍと３０μｍの間で変動することを特徴とす る方法。 １０． 請求項１から請求項９までのいずれか一つで請求する方法に於いて、 この押出したウェブ形プラスチック箔（１９）を２０μｍと３０００μｍの間の 箔厚に圧延することを特徴とする方法。 １１． 請求項１から請求項１０までいずれか一つで請求する方法に於いて、 この粒状または粉末状重合体を機械的圧縮によって可塑化することを特徴とする 方法。 １２． 請求項１から請求項１１までのいずれか一つで請求する方法に於いて 、この微粒子充填剤および上記添加剤を、機械的処理によってこの可塑化した重 合体の中に混合することを特徴とする方法。 １３． 請求項１から請求項１２までのいずれか一つで請求する方法を使って ウェブ形プラスチック箔（１９）を生産するための押出し機装置に於いて、粒状 または粉末状重合体用の入口（２１）、微粒子充填剤およびその他の微粒子添加 剤用の入口（２２、２３）、並びに空気および一般的なプロセスガスを除去する ための排気出口（２４、２５、２６、２７）を備える実質的に円筒形の長いケー シング（１２）、並びに、このケーシング（１２）の中の中央に配置され、同じ 速度および同じ回転方向に回転する２本のスクリュー装置（１１）を含むことを 特徴とする装置。 １４． 請求項１３で請求する押出し機装置に於いて、各それぞれのスクリュ ー装置（１１）がスクリュー軸（１３）を含み、そのスクリューが、このスクリ ュー軸（１３）から伸びてケーシング（１２）の内壁からわずかな距離で終る螺 旋状ブレードまたは羽根を備えること；およびこのスクリュー軸（１３）が、上 記入口（２１、２２、２３）および出口（２４、２５、２６、２７）領域で断面 直径が小さな（ｄ）長さ部分（Ｌ１−Ｌ７）を示して、上記入口および出口領域 内に大きい内部自由空間を形成することを特徴とする装置。 １５． 請求項１３および請求項１４で請求する押出し機装置に於いて、スク リュー軸（１３）の長さが、Ｄを、直径が小さな長さ部分（Ｌ１−Ｌ７）の間の 領域でのこのスクリュー軸の直径とするとき、３５×Ｄないし５０×Ｄで変動し てもよいことを特徴とする装置。 １６． 請求項１３から請求項１５までのいずれか一つで請求する押出し機装 置に於いて、排気出口（２４）が粒状または粉末状重合体用入口（２１）と微粒 子充填剤および上記添加剤用入口（２２および２３）の間に配置されること；排 気出口（２５）が微粒子充填剤および上記添加剤用入口（２２および２３）の間 に配置されること；並びに、排気出口（２６）が、スクリュー装置（１１）の前 進方向にダイヘッド（１７）の方に見て、微粒子充填剤および上記添加剤用の最 後の入口（２３）の後に配置され、そのダイヘッドは、この押出し機装置（１０ ）の前端（１６）に配置され、且つダイ開口部の平らな間隙（１８）を有し、そ の間隙を通して充填剤を含む重合体のかたまりを押出してウェブ形プラスチック 箔（１９）を形成する意図であることを特徴とする装置。