JPH1158513A - 上向き空冷式インフレーションフィルム製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プロピレン系重合体を原料樹脂とし、安定かつ
高速にインフレーションフィルムを成形できるインフレ
ーションフィルム製造装置を提供する。 【解決手段】樹脂押出口を上向きにして環状ダイスが設
置されてなり、該環状ダイスの樹脂押出口の周囲に、冷
却用空気吹付け環が吹付口を上向きにして設置されてな
る上向き空冷式インフレーションフィルム製造装置にお
いて、上記冷却用空気吹付け環のさらに周囲に、インフ
レーションバブルにおける樹脂押出口からフロストライ
ンまでの高さの１．２〜５倍、好適には１．５〜３倍の
高さのフード体が設置されてなる上向き空冷式インフレ
ーションフィルム製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上向き空冷式イン
フレーションフィルム製造装置に関する。また、本発明
は、かかる上向き空冷式インフレーションフィルム製造
装置により、プロピレン系重合体をインフレーションフ
ィルムに安定性よく成形する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インフレーション法によって製造される
フィルムは、包装用や農業用等の分野において幅広く用
いられてきた。なかでも、近年、ラップフィルムやスト
レッチフィルムといった食品包装用フィルム、プロテク
トフィルム、マスキングフィルム等の分野において、そ
れまで汎用されてきたポリ塩化ビニルに代えてポリオレ
フィンにより、該方法でフィルムが製造されるようにな
ってきた。

【０００３】ポリオレフィンとしては、柔軟性や耐熱性
の良好さから、プロピレン系重合体からなる軟質樹脂が
適している。ここで、プロピレン系重合体のインフレー
ション成形法としては、通常、インフレーションバブル
に冷却水を接触させて瞬時に冷却固化させる、いわゆる
水冷式インフレーション法が広く利用されている。とこ
ろが、水冷式は、インフレーションバブルが冷却水に接
触されるまで溶融状態に維持されるため、該箇所までは
空気による徐冷がほとんど行われない。従って、インフ
レーションバブルは、この区間、等温状態に近い条件で
フィルムの流れ方向（以下ＭＤ方向と略す）およびフィ
ルムの幅方向（以下ＴＤと略す）に延展される。その結
果、インフレーションバブルは、偏芯、振動が生じ易
く、高速成膜に対応できない不安定なものになり易かっ
た。さらに、薄いフィルムや軟質性の高い樹脂原料を用
いる場合では、冷却水の重量に由来してフィルムにシワ
が発生し易いという問題もあった。

【０００４】このため、プロピレン系重合体のインフレ
ーション法は、環状ダイスからの押出位置で樹脂に冷却
用空気を吹付け、バブル拡張部を空気流で冷却する空冷
法を採用するのが、有効である。また、その際、樹脂粘
度が最も低いダイス出口においてバブルに自重をかけな
いという意味から、環状ダイスからの樹脂の押出方向を
上向きとするのが良好である。

【０００５】以上の上向き空冷式インフレーション法に
より、インフレーションバブルをかなり安定な状態とす
ることができるが、さらにその安定性を向上させること
が望まれていた。特に、プロピレン系重合体は、加工速
度の増加に伴って伸長粘度の低下する、いわゆる“テン
ションシンニング”も生じるため、高速製膜性向上は、
大きな課題であった。

【０００６】そこで、これまでも、上向き空冷式インフ
レーション法におけるインフレーションバブルの安定化
のために、冷却用空気の吹付け箇所を２段に分けた製造
装置を用いる方法（特開平５−１６９５２９号公報）等
が提案されてきた。

【０００７】また、インフレーションバブルの拡張部分
の周囲にフード体が設置された製造装置を用い、冷却用
空気の空気流を利用したベンチュリ効果によりインフレ
ーションバブルを固定する方法も知られている。この方
法において、上記フード体の高さは、バブル拡張の終了
するフロストラインより高いものは知られていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のような方法を用
いれば、線状低密度ポリエチレンや高圧法低密度ポリエ
チレンなどのポリオレフィンでは、透明性よく高速でフ
ィルムを成膜することが可能である。しかしながら、プ
ロピレン系重合体では、製膜安定性の改良は依然十分で
はなかった。また、これらの方法では、引取られたフィ
ルムの冷却が十分ではなく、続けてチューブフィルムの
両端を切り取った後、得られた２枚重ねフィルムを剥離
させながら各々巻取ろうとしても、フィルムが口開きし
難くスムーズに剥離できない問題もあった（以下、口開
き性ともいう）。

【０００９】こうした背景にあって本発明は、プロピレ
ン系重合体を安定性よく、また、口開き性も良好な状態
で高速に製造できる上向き空冷式インフレーションフィ
ルム製造装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に鑑み鋭意研究を続けてきた。その結果、上向き空冷式
インフレーションフィルム製造装置において、インフレ
ーションバブルの、フロストライン以降にも空気圧によ
るバブルサポートや冷却が行えるように、特定の高さの
フード体を設置することにより、上記の課題が解決し得
ることを見出し本発明を完成するに至った。

【００１１】即ち、本発明は、樹脂押出口を上向きにし
て環状ダイスが設置されてなり、該環状ダイスの樹脂押
出口の周囲に、冷却用空気吹付け環が吹付口を上向きに
して設置されてなる上向き空冷式インフレーションフィ
ルム製造装置において、上記冷却用空気吹付け環のさら
に周囲に、インフレーションバブルにおける樹脂押出口
からフロストラインまでの高さの１．２〜５倍の高さの
フード体が設置されてなる上向き空冷式インフレーショ
ンフィルム製造装置である。

【００１２】以下本発明の空冷式インフレーションフィ
ルム製造装置を、その代表的態様の概略図である図１に
より説明する。

【００１３】図１において、１は環状ダイスであり、押
出機９等により溶融混練された樹脂が円筒状樹脂溶融物
として押出される。この時、該環状ダイスは、樹脂押出
口が上向きに開口するように設置される。そのため、押
出された樹脂は上向きに引き取られ、樹脂粘度が低い該
樹脂押出口付近に自重がかからずこの部分の製膜の安定
性が向上する。

【００１４】環状ダイス１へ供給する樹脂の溶融温度
は、高すぎても低すぎても、フィルムを安定して成膜す
ることが難しくなる傾向がある。その観点から溶融温度
は、樹脂押出口において、その樹脂の示差走査熱量計に
より測定した融点に対して２０〜１２０℃高い温度が好
適である。上記温度範囲にあるとき、スティックスリッ
プ等の原因によるフィルム表面荒れを生じさせず、表面
付近の透明性が高いフィルムを、安定して成膜すること
ができる。なお、上記溶融温度は、２種以上の樹脂を混
合して用いる場合は、融点が高い方に対して設定すれば
よい。

【００１５】図１の製造装置では、押出された円筒状樹
脂溶融物が上向きに引き取られる。その際、円筒状樹脂
溶融物の内部に常法により空気が送り込まれ、このもの
は空気圧で膨らむ。こうして、インフレーションバブル
２が形成される。なお、該バブルの高さは、通常、成形
されたチューブ状フィルムの折り巾の４倍以上、好まし
くは５〜１０倍の長さとするのが一般的である。

【００１６】また、この製造装置では、上記環状ダイス
の樹脂押出口の周囲に、冷却用空気吹付け環３が吹付け
口を上向きにして設置されている。この冷却用空気吹付
け環３より、冷却用空気を、膨張するインフレーション
バブル２の外表面に上向きに吹付けることにより、該バ
ブルは冷却される。ここで、冷却空気用噴出環３は、環
状ダイスの樹脂押出口の周囲だけでなく、フロストライ
ン４までの間で他に設けても良い。

【００１７】なお、インフレーションバブル２におい
て、上記冷却により、樹脂の結晶化が起こる位置をフロ
ストライン４という。また、バブル内の内部圧力によっ
て円筒状溶融物が横方向に急激に拡張し始める位置から
上記フロストラインまでの位置をバブルの一般にβ領域
という。さらに、フロストライン以降の領域を一般にγ
領域という。プロピレン系重合体が原料樹脂の場合、通
常、フロストライン４は、樹脂押出口から２００〜７０
０ｍｍ高い位置に形成させるようにするのが一般的であ
る。

【００１８】吹付ける冷却用空気の温度は、室温でもか
まわないし、冷却して用いればさらに好ましい。好適に
は、−３０〜２０℃が良好である。空気の冷却は、例え
ば通常のコンプレッサーの熱交換により実施することが
できる。また、インフレーションバブル２の外表面と冷
却用空気吹付け環３との間隔は、５〜５０ｍｍであるこ
とが好ましい。

【００１９】ここで、上向き空冷式インフレーションフ
ィルム製造装置によりフィルムを製造するに際し、成膜
を安定させるためには、冷却効率をより高くし、さらに
インフレーションバブル２を十分に固定化することが必
要である。我々がさまざまな検討を行った結果、上記固
定化には、冷却用空気吹付け環３のさらに周囲に、イン
フレーションバブル２における樹脂押出口からフロスト
ラインまでの高さの１．２〜５倍、好適には１．５〜３
倍の高さのフード体５を設置することが大変有効である
ことが分かった。このような構成にすることにより、冷
却用空気吹付け環３から吹付けられた冷却用空気は、吹
付け後周囲に飛散することなくバブル表面と上記フード
体５の間隙を流れ、効率的にインフレーションバブル２
を冷却する。そして、その風圧により、インフレーショ
ンバブル２を強固に固定化し、該バブルの偏芯、振動を
抑制させる。

【００２０】インフレーションバブル２の安定化効果を
十分に得るには、フード体５は、樹脂押出口からフロス
トライン４の１．２〜５倍の高さの位置まで設置されて
いることが重要である。フード体５の高さが上記高さよ
りも低い場合は、インフレーションバブル２は変形を伴
い易く、偏芯や振動も起こし易くなる。逆に、フード体
５が上記高さよりも高い場合は、インフレーションバブ
ル２が横方向に振動し易くなり十分な安定効果が得られ
ない。フード体５の形状は、円筒状であるのが一般的で
ある。

【００２１】本発明においてフード体５の内径は、特に
制限されるものではない。フード体の形状が円筒状であ
る場合、その内径は、インフレーションバブルのフロス
トライン以降の外径よりも５〜５０ｍｍ、好適には５〜
２０ｍｍ大きいのが好ましい。それにより、両者は、接
触することなく、また、両者の間隙を流れる冷却用空気
の風速も十分なものになる。

【００２２】また、フード体５は、上記バブルのフロス
トライン以降だけでなく、バブルのβ領域を囲む部分
も、上記バブルの外径に対する内径が維持されるよう
に、該部分を、テーパー状の形状としても良い。さら
に、フード体５は、冷却用空気の空気流が上向きの整流
となって流れ易いように、内壁に円周方向で所定間隔を
あけて垂直な整流板を複数設けても良い。

【００２３】一方、冷却用空気吹付け環３からの冷却用
空気の吹付けは、冷却する樹脂の種類、吐出量や押出温
度によっても異なり、適宜設定すればよい。風速による
バブルの振動のない風量に調整する必要があり、フロス
トライン以降のインフレーションバブル２表面と上記フ
ード体５の間隙を流れる空気流の流速が、１〜１００ｍ
／ｓ、好ましくは５〜２０ｍ／ｓの流速となる量吹付け
させるのが良い。なお、吹付け量は、通常、環状ダイス
からの樹脂の吐出量１ｋｇ／ｈあたり、５〜５０ｍ³／
ｈであることが好ましく、８〜２０ｍ³／ｈであるのが
一般的である。

【００２４】なお、図１の製造装置は、製造されたイン
フレーションフィルムを、案内板１０を通してピンチロ
ール８に挟み、さらに巻取機６に送って巻取る構造を備
えている。この巻取に際し、本発明の製造装置では、得
られるフィルムが十分に冷却されているため、両端を切
り取り２枚重ねフィルムとして、両フィルム片を剥離さ
せながら各々巻取る場合に口開き性が良く大変有利であ
る。

【００２５】次ぎに、本発明において、用いる原料樹脂
は、特に制限されるものではなく、一般にインフレーシ
ョンフィルム用に使用されている公知のものが採用でき
る。具体的には、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチ
レン、エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−
ビニル化合物共重合体、エチレン−アクリル酸誘導体共
重合体などのエチレン系重合体；プロピレン単独重合
体、プロピレン−エチレン共重合体、プロピレン−エチ
レン−ブタジエン共重合体に代表されるプロピレン系重
合体等のポリオレフィン系重合体が挙げられる。このう
ち、特にプロピレン系重合体は、結晶化速度が遅いため
本発明の効果が顕著に発揮される。

【００２６】ここで、プロピレン系重合体とは、プロピ
レンの単独重合体あるいはプロピレンと共重合可能な他
の単量体との共重合体である。共重合可能な他の単量体
としては、エチレンや１−ブテン、３−メチル−１−ブ
テン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−
オクテン、１−デセン等の炭素数２〜１２のα−オレフ
ィン及びジビニルベンゼン、１，４−シクロヘキサジエ
ン、ジシクロペンタジエン、シクロオクタジエン、エチ
リデンノルボルネン等のジエン類などが挙げあげられ、
このうちエチレンであるのが好適である。

【００２７】これらプロピレン系重合体の製造方法は特
に限定されるものではない。一般的には、いわゆるチタ
ン含有固体状遷移金属部分と有機成分とを組み合わせて
用いるチグラー・ナッタ触媒、特に、遷移金属成分がチ
タン、マグネシウムおよびハロゲンを必須成分とし、電
子供与性化合物を任意成分とする固体成分または三塩化
チタンであり、有機金属成分が有機アルミニウム化合物
である触媒を用いて、スラリー重合、気相重合、バルク
重合、溶液重合など、またはこれらを組み合わせた重合
法で、一段または多段で重合させることによって得るこ
とができる。また、これらの共重合体の場合は、ランダ
ム共重合体でもブロック共重合体でもよいが、好ましい
ものはランダム共重合体である。なお、これらのプロピ
レン系重合体は、２種以上のものを用いてもよい。

【００２８】上記のプロピレン系重合体は、示差走査熱
量計によって測定した融解熱が５０Ｊ／ｇ以下、さらに
好ましくは３０Ｊ／ｇ以下のものが好適である。その場
合、球晶サイズを可視光線の波長以下にすることが可能
になり、プロピレン系重合体の透明性が優れたものにな
る。また、こうした融解熱を有するプロピレン系重合体
は、インフレーションバブルの安定性が一般的に悪いの
で、該樹脂が原料樹脂の場合、本発明の効果が最も顕著
に発揮され好ましい。なお、上記融解熱を有するプロピ
レン系重合体を、他のプロピレン系重合体と混合して用
いる場合にも、プロピレン系重合体組成物全体で上記融
解熱の範囲にある場合に、本発明では特に好ましい態様
となる。

【００２９】さらに、プロピレン系重合体は、ＭＩおよ
び共重合可能な他の単量体の含量に関して、下記の諸条
件を満足するものであることが好ましい。

【００３０】ｉ）ＭＩ プロピレン系重合体の２３０℃で測定されたＭＩは、
０．０１〜５０ｇ／１０分、好ましくは０．１〜３０ｇ
／１０分、さらに好ましくは１〜２０ｇ／１０分が好適
である。ＭＩが上記範囲にあるときに、特に表面あれ等
がなくフィルム外観に優れ、強度にも優れたものが得ら
れる。

【００３１】ii）共重合可能な他の単量体の含量 プロピレン系重合体が、プロピレンと共重合可能な他の
単量体との共重合体である場合の、他の単量体の含量
は、好ましくは４０重量％以下、より好ましくは３０重
量％以下である。かかる他の単量体の含量の範囲におい
て、部分的な伸長等のフィルム巻出し時のトラブルが少
ないものが得られる。

【００３２】本発明において、上記プロピレン系重合体
を用いてインフレーションフィルムを成型する場合、ド
ラフト比は５〜２００であることが好ましく、ブローア
ップ比は２〜２０の範囲にあることが好ましい。ドラフ
ト比およびブローアップ比がこの範囲にある時、ＭＤ／
ＴＤの配向バランスが良好なフィルムを安定的に成膜す
ることができる。

【００３３】ブローアップ比＝（２×ｌ）／（π×Ｄ） （Ｉ：引き取りロール通過の際のチューブ折径、Ｄ：ダ
イス樹脂押出口口径） 本発明において、インフレーションフィルムの厚みは、
５〜２００μｍであることが好ましく、７〜１００μｍ
であることがより好ましく、１０〜５０μｍであること
が最も好ましい。厚みが上記範囲にあるとき、フィルム
精度、透明性が良好であり、コスト的にも有利である。

【００３４】また、製造するインフレーションフィルム
は、単層フィルムであっても、十分に本発明の目的が達
成されたものとなるが、本発明では、必要に応じて、多
層フィルムとしても良い。その場合、前記したプロピレ
ン系重合体からなる層が、全フィルムの５０％以上とな
るようにするのが好ましい。また、透明性・透視性とい
った光学物性をより優れたものとするために、該プロピ
レン系重合体からなる層に積層する樹脂層として、高圧
低密度ポリエチレン、エチレン−α−オレフィンランダ
ム共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン
−アクリル酸エチル、エチレン−メタクリル酸メチル、
エチレン−メタクリル酸エチル等に代表されるエチレン
系重合体の単独または複数の混合物からなる層を用いる
のが好適である。

【００３５】本発明では、インフレーションフィルムに
公知の添加剤を添加することができる。添加剤として
は、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の耐候剤、ア
ンチブロッキング剤、難燃剤、防曇剤、粘着剤、着色
剤、艶消し剤、帯電防止剤、酸素や炭酸ガスの吸収剤、
ガス吸着剤、鮮度保持剤、酵素、消臭剤、香料等が挙げ
られる。このほかにも、本発明の特長を損なわない限
り、必要に応じて別の成分を添加してよい。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明の上向き空冷式イ
ンフレーションフィルム製造装置によれば、プロピレン
系重合体等を、成膜安定性および口開き性良く製造する
ことができる。こうした性状は、高速成膜においても良
好に発揮されるため、本発明はコスト的にも有利であ
る。

【００３７】本発明の製造装置により製造されたフィル
ムは、食品用、医療用を始めとする各種包装フィルム
や、トレイ、容器、蓋等ヒートシールを必要とするも
の、ラップフィルム、ラップストレッチフィルム、スト
レッチフィルム、シュリンクフィルム、ブリスターパッ
クフィルム、スタンドパウチフィルム、集積包装用フィ
ルム、物流包装用フィルム、重包装用フィルム、農業用
フィルム、粘着テープ、表面保護フィルム等として有用
に使用される。

【００３８】

【実施例】以下、本発明をさらに具体的に説明するため
に実施例を示すが、本発明はこれらの実施例になんら限
定されるものではない。

【００３９】（１）測定方法 融解熱、融点 セイコー電子工業（株）製ＤＳＣ２００を用い、熱流束
示差走査熱量測定法によって、２３０℃で５分間融解
し、降温速度１０℃／分で冷却後、昇温速度１０℃／分
の条件で測定した。

【００４０】ＭＩ ＪＩＳ−Ｋ７２１０に準じて測定した。

【００４１】最大引取り速度 引取り速度３０ｍ／分より、５ｍ／分刻みに増速してい
き、インフレーションバブルの変形によりフィルムの最
大厚みが最小厚みの３倍を超えた時、直前の速度を最大
引取り速度とした。

【００４２】口開き可能最大速度 製造されたインフレーションフィルムを、図１に示す二
軸×二段巻取機（不二鉄工製ＣＷＢ−３０×０６０−Ｓ
ＷＧ）６を用いて、チューブフィルムの両端を切り離し
２枚重ねフィルムとした後、インラインで剥離させた。

【００４３】２枚のフィルムの剥離が、ピンチロール７
から排出された直後でおこるとき、口開き性良好とし
た。そして、フィルムの走行速度を上昇させ、２枚重ね
フィルムがピンチロール７直後で剥離せず、重なった状
態でピンチロール７から５０ｍｍを越えて走行した後、
剥離するようになった時のフィルムの走行速度を口開き
可能最大速度として測定した。

【００４４】ヘイズ ＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した。

【００４５】（２）使用した樹脂

【００４６】

【表１】

【００４７】実施例１〜５ 比較例１〜２ 表２に示す樹脂を用いて、ダイ口径１００ｍｍ，リップ
クリアランス１．２ｍｍのスパイラル式ダイスを取り付
けた図１に示した上向き空冷インフレーションフィルム
製造装置を用いて表２に示す条件でフィルムを製造し
た。なお、円筒状のフード体は、インフレーションバブ
ルのフロストライン以降の外径との間隔が１５ｍｍとな
るように設置した。また、冷却用空気吹付け環は、イン
フレーションバブルの外表面との間隔が、１８ｍｍとな
るように設置した。インフレションバブルは、全長が
５．５ｍであった。さらに、得られたフィルムの厚みは
２０μｍであった。

【００４８】各製造における最大引取り速度および口開
き可能最大速度を表３に示した。

【００４９】

【表２】

【００５０】

【表３】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の代表的態様にある上向き空冷
インフレーションフィルム製造装置の概略図である。

【符号の説明】

１：環状ダイス ２：インフレーションバブル ３：冷却用空気吹付け環 ４：フロストライン ５：フード体 ６：二軸×二段巻取機 ７，８：ピンチロール ９：押出機 １０：安定板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】樹脂押出口を上向きにして環状ダイスが設
   置されてなり、該環状ダイスの樹脂押出口の周囲に、冷
   却用空気吹付け環が吹付口を上向きにして設置されてな
   る上向き空冷式インフレーションフィルム製造装置にお
   いて、上記冷却用空気吹付け環のさらに周囲に、インフ
   レーションバブルにおける樹脂押出口からフロストライ
   ンまでの高さの１．２〜５倍の高さのフード体が設置さ
   れてなる上向き空冷式インフレーションフィルム製造装
   置。
2. 【請求項２】請求項１記載の上向き空冷式インフレーシ
   ョンフィルム製造装置によりプロピレン系重合体をフィ
   ルムに成形することを特徴とするインフレーションフィ
   ルムの製造方法。