JPS59171622A - 流延押出において引取共振を減少させる方法及び装置 - Google Patents

流延押出において引取共振を減少させる方法及び装置

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JPS59171622A
JPS59171622A JP59000389A JP38984A JPS59171622A JP S59171622 A JPS59171622 A JP S59171622A JP 59000389 A JP59000389 A JP 59000389A JP 38984 A JP38984 A JP 38984A JP S59171622 A JPS59171622 A JP S59171622A
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JP
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web
roll
air
nip
cooling
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JP59000389A
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English (en)
Inventor
ウイリアム・ジエイ・ホツジスン
ダグラス・ジエイ・ロ−レント
ロバ−ト・ジエイ・シ−ラ
ハリ−・ダブリユ−・シヤ−マン
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ExxonMobil Technology and Engineering Co
Original Assignee
Exxon Research and Engineering Co
Esso Research and Engineering Co
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  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ポリマーフィルムの押出において溶融→ノー
ーノンク(すなわち引取共振)を除去する方法及び装置
に関する。−面においては、本発明は押出作業中にフィ
ルムのウェブの冷却を加速するために新規のエアナイフ
を使用する装置Oこ関する。別の而(こおいては、本発
明は引取共振を防ぐために改良さイtた薄い熱可塑性フ
ィルムの押出性び冷却方法Oこ関する。本発明は特に溶
融型押及び押出被覆作業に有用である。
ポリマーによっては薄いフィルムに押出す際に、引取共
振の問題にしばしは遭遇する。本明細書中で使用する「
引取共振」という用語は、ウェブの厚さの縦方向のむら
のことを言う。引取共振は、溶融型押や押出被覆におい
て遭遇するような固定溶融長さく fixed mel
t sirength )を使用する加工作業において
特にO・とい。引取共振はタイリップとニップロール間
の熱い延伸領域で生じ、フイルムの厚さくこわすか(こ
容赦のない変化が現われ、これはニップロールの極小さ
い摂動が大きく増幅されるためとされている。
かなりの引落しが必要とされる薄いフィルムの溶融型押
及O・押出被覆(こおいては、引取共振の問題は非常t
こ痛烈なので、薄いウェブは引裂けたり波打ったりして
使用不可能となってしまう。過去においては、フィルム
の厚さを増加させるか又はライン速度を減少させること
により引取共振を克服した。しかしながら、かかる解決
法では溶融型押及び押出被覆の作業の有用性をはげしく
制限してしまう。
ポリプロピレン及び線状1成型度ポリエチレン(IJL
DP19)は、特にこれらのポリマーを薄いフィルム(
たとえは、厚さ0005cm(2ミル)以ド)(こ押出
す場合に引取共振を受けやすい。これらのポリマーは時
間又は歪に伴って伸ひ粘度が増加しないのでもともと引
取共振しやすい。ある種のエラストマー性ポリマー及び
コポリマー(・ま、厚い押出物においても引取共振を示
す。
本発明は、冷却ロール及びハックアップロールを使用す
るフィルムライン(たとえは、溶融型押及び押出被緩ラ
イン)(こ新規の空気冷却を提供すること番こより前述
のよう(こ定義した引取共振の問題を克服する。本発明
の装置は、ポリマー融液の冷却を加速するために冷却ロ
ールと/\ソックップロールのニップの直前において溶
融したウェブを冷却するように改良されている。
好ましい実施例においては、空気冷却装置は冷却ロール
に接触するポリマー1νエブにエアソエソトヲ供給する
ように構成されている。空気及び冷却1つ−ルにより融
液を部分的に冷却すると実質曲番こ引取共振が減少し、
工業用の速度で作業することが可能となる。系はまた好
ましくはロールニ・ノブの前方の空間から空気及び蒸気
を抜き取る手段も含む。冷却ロール上のウェブζこ空気
を衝突させることによりウェブの動揺を回避する。
本発明の方法は、溶融したウェブを押出すこと、少くと
もIO:1(好ましくは15 : 1. )の比てウェ
ブを引落ずこと、逆転ロールのニップにウェブを通過さ
せること、及びニップに入る直前(こ空気てウェブを冷
却することを含む。
本発明の装置及び方法は、溶融型押及び押出被覆作業に
通常使用する種々の熱可塑性物を加工するのに使用しう
る。これらの熱可塑性物には、前述のようなポリプロピ
レン、LJT、DPEl及び従来の吐密度ポリエチレニ
ベL、 D I) l”: ) 、高密度ポリエチレン
、これらのブレンI−及びコポリマーのようなその他の
オレフィンが含才れる。
本発明の方法は好ましくは1,1・D P ’E及びL
LDPI8/1川)PEフレンl−ヲ使用する。本発明
の場合(こは50乃至95(好ましくは70乃至90)
重量係の]、 L D P Eと5乃至50(好ましく
は10乃至30)重量係のL l) I) Eのブレン
l−を使用した場合に特Oこ良好な結果が得られる。
本発明を、第1図に模式的に示す溶融型押に関連させて
配水する。しかしながら、ニップロール間におけるフィ
ルム流延(たとえは押出被覆作業)におけるような引取
共振が問題であるその他の用途においても本発明を使用
しうろことは当業者には認められるであろう。
第1図に示すように、押出機(図示せず)からのポリマ
ー融液(ま導管(11)に−10ダイQO)iこ供給さ
れる。ポリマー融液をスロソトタ伺12)から溶融ウェ
ブ(13)として押出す。溶融ウェブ(13)は、逆転
冷却ロール16)と=]ノ、ロー、°1°、l:”)の
ニップ(I(1)を通過させる。
冷却ロール(IO)にはウェブを冷却及び固化する内部
冷却手段と、ウェブ(13)がニップU−υを通過する
時にクー1−ブ(13)に型押模様を移す型押表面が設
けられている。多くの溶融型押系においては、冷却ロー
ル(■6)が駆動しており、コム/\ツク−(″゛ノゾ
ロール0フは旋回していない。ニップにおいて加圧接触
されることによりロールが逆回転する。あるいは双方の
ロールを対の表面の広さと時間的に関連させて独立に駆
動させている。
リップ(12)lこより郭成されているグイ開口は、溶
融ウェブ(13)をニップ(14)の直前で冷却ロール
(I6)と接触させるように整列している。タイリップ
及び接触点間の距離は「エアキャップ」と呼ばれ、接触
点とニップ(14)と間の距離は本明細書中では「ウェ
ブ接触」と呼ばれる。ウェブ接触は、使用するポリマー
及び作業条件に依存して多少変fヒしうる。
溶融ウェブ(I3)はウェブ接触領域において(以下に
記述するエアナイフにより助成されて)冷却されるが、
ウェブがニップ0がこより圧縮さ11.る時(こ型押さ
れるのに十分状い。それ故、ウェブ接触は、ウェブ型押
を損わないように冷却が過度であってはならない。12
7乃至15.24am (’A乃至6インチ)、好まし
くは1.27乃至508cm(II2乃至2インチ)の
ウェブ接触が満足である。(説明のために、第1図(こ
示ずウェブ接触の長さは誇張されていることが認められ
るであろう。) ニップ(14)を通過した後、ウェブ(13)は冷却ロ
ール(16)に沿って運搬され、この踵の従来の装置に
共通である、別の冷却及び処理ロール、引取ロール、エ
ツノトリマー及び巻取機を含む残りのライン口・−ルを
通過させる。
本発明の一面によれは、溶融型押系はコムロールt17
)の上(こ位置し、その扇形のまわりにニップ(l(イ
)側近まで延在するエアナイフ(20) f含む。フィ
ルム業界で使用さイtている「エアナイフ」という用語
は、単に、空気流がフィルムに向けられる長いナイフ様
の開口を有する空気の装置ヲ意味する。
第2図に示すように、エアナイフ(20)は2つの室(
21)及び(22) ’i−提共するよう(こ構成され
ている。低い方の室(2υは空気を導入する導Wを提供
し、高い方の室(22)i1空気及び蒸気を抜き取る導
管を提供する。
構造物は板金部材で製造されており、図示するように溶
接されている。
図に示すように、空気室(21)は一般にロールQ7)
と同一の曲率半径を有する下方部材(23)、サイトパ
ネル(24)及び(25)、リャパオ、ル(26)、フ
ロントブレート(27)、及び上部造形板C28))こ
より郭成されている。リヤパネル(26)には空気開口
が形成されており空気源と接続するための手段を提供す
るカンブリック(2!+)が1ml定されている。
フロンI・プレート(2′D(こは調節可能なナイフプ
レー1−+30+が取イ引・すらイtている。ホルl−
+31)がプレー 1・+30)内の適するスロットl
こ突き通され、ねじでフロントプレー1− (27)に
固定されて、ナイフプレー1・(JO)の垂直方向の移
動を可能にしている。プレート[30)の下方縁部13
本ま図に示すよう(こテーパ状であり、曲線部材(23
)の縁部((3)とMi合せて長いスロット出口(34
)を郭成している。縁部(33)は、開口(34)が部
材(23)の軸に関して一般に半径方向及び外側方向に
面するように内部(こ肩部(3ωを有する。開口(,3
4)は好ましくはウェブから3.811(3インチ)以
内に位置する。
開口(34)の垂直方向の適する寸法は、ナイフプレー
H30)の位置を肩部Cf9iこ関して調節することに
より得られる。
プレートC2n 、 (30)及び(23)は、スロッ
トを横切る出口速度を均一とする開口(34)の前で流
れ領域に転移を提供するように造形されている。
室(21)内には、空気流を分布させるために孔あきそ
らせ板!38+を取付けてもよい。
高い方の室(22)は、上部パネルG+ 11 、サイ
ドパネル+2=1)及び(25)、リヤパネルf2fi
)、及び造形パネル(281iこより郭成されている。
開口(43)はスロットのある支持体部材(印により提
供され、室(22への入口として役ケつ。出口(4[i
l 1こは、真空源と連結するカップリンク(47)が
設りられている。
エアナイフ(20)は、エアナイフ12(1)がらコム
ロール(I7)の支持フレー屑こ延在する支Jテ手段に
より第】図6と示す位置に数句けてもよい。(説明を明
確(こするために、支持手段は図示せず。)また、ゴム
lコール(17)の掃除を可能にするためにエアナイフ
(20)を除去する手段を取付けてもよい。
カップリンク呟))及びG171は、そイtそれ室(2
1)に空気を送出するための適する空気ブロアー(57
) 、及び室ばから空・気及び蒸気を抜き取るための吸
引ポンプ(52) Jこ連結している。空気ブロアーは
ウェブを冷却するのOこ十分な空気を送出するが、エア
ギャップ領域でウェブそ動揺させるはと多くの空気は送
出しない。冷却ロール上の9171インチ当り5乃至5
0フイ一ト3/分の量が多くの作業において満足である
エアナイフ出口(,14)及び゛吸引人口[431の寸
法は、実質的にウェブ接触におけるウェブ(13)の幅
全体である。エアナ・fノ出口(34)は、ウェブ接触
領域Iこおいてウェブ(13)の面を(黄切る方向に排
出された空気がウェブ(13)に突き当たるように向け
らイ1.ていと)。このことはウェブと冷却ロール(1
6)との接触を保持し、ウェブの外部表面の冷却を助け
る。それはまたウェブが冷却ロール(1G)上に最初に
接触することを助ける。
L L I) P R及びり、 L ]) P Eブレ
ンドについては、約252乃至約:(02−0(485
乃至575°F)の温度においてタイから出現するウェ
ブを冷却するの(こ周囲温度における空気を使用する。
この温度は使用するポリマーに依存して変化するであろ
う。
実験によれば、空気を用いた接触領域4こおけるウェブ
の冷却は二倍以、1−であろ・二とが示された。エアナ
イフから出現する空気は周囲空気より高温でもよい。空
気の温度は一般に49°C(1,20°F)より11に
い。
ロールのニップ(14)及びその付近に出口を提供する
ために、エアナイフ(、!0)Tまできつるかぎりコム
ロールU力の近くtこ位置ずへきである。曲線部材(2
3)及びロール(17)の外部表面間の距離は、約0.
635乃至】、c+o5cm(]A乃至通イノチ)が満
足であり、開口(34)はウェブから約7.62cm(
3インチ)以内とこ位置する。
作業中、エアナイフ(20)は第1図ζこ示ずように取
f11けられ、プレートは適当な開口を提供するよう(
こ調節される。ポリマーの押出中、空気ブロアー(57
)及び吸引ポンプ(52)は作動している。空気ブロア
ー(57)は、ウェブ接触(こおいてウェブ(13+1
こ衝突するエアノエソトの定常流を室(21)カ)ら供
給するように作動させる。吸引ポンプは、ニップ(14
)の前方の空間乃至エアキャップ領域内のウェブa3+
から空気及び蒸気を抜き取り(更にウェブを冷却し)室
f22)t、こ送る。約43乃至60°0(110乃至
140’F ) #こ保持さイtた冷却ロール及び空気
がウェブを線動する。
前述のように、本発明は/8融型押又は押出被覆に適す
るいかなる種類のポリマーにも使用しつるが、好ましく
は引取共振の傾向を示すポリマーに使用する。かかるフ
ィルムは、もともと溶融強度が低く、それ故引取共土辰
開始前に可能な引落しの放lこ限定される樹脂から製造
される。
引落しとはタイ(こおけるウェブの厚さとフィルムの厚
さとの比のことを言う。引取共振開始前に可能な引落し
は、ポリマー、フィルムの寸法、及び作業条件lこ依存
して変化する。粒状ポリマーについて与えられた条件下
では、ある点を越えたら過剰な引取共振に遭遇すること
なくフィルムが延伸されることはないような臨界引落比
が存在するであろう。L L D P I(及びポリプ
ロピレンpこつぃては、この臨界引/δ比は約15=1
乃至20:Iである。
本発明は、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレ
ン及びポリプロピレンのポモポリマー及びコポリマー、
又はこれらのブレンドを含むポリマーの処理に特Oこ適
する。特に良好な結果が得ら11、るブレットは、I・
L D P E及び高圧法で製造された従来のL D 
P Eである。従来のI、 I) I” Eは側鎖の分
岐を特徴とする。
線状低密度エチレンホモポリマー及び/又(まコポリマ
ー(ま、本明細書中ではL L D P Eと呼はれる
。これらのポリマーは、代圧、気相、液相スラ1バ敲相
溶液及び高圧オートクレーフ法により製造しうる。かか
る方法lこおいては、適する触媒及び側鎖に寄与するた
め低密度に寄与するα−オレフィンコモノマーの存在下
でエチレンを重合させる。適するコモノマーには、ブテ
ン−1、ヘギセン−1、オクテン−1、及びメチルペン
テン−1が含まれる。1. L I) P E lこは
長い連鎖分岐が存在しないので、ポリマーが線状の性質
を有し、強度が改良される。このため、従来のL l)
 l) Eより薄いフィルムが製造される。しかしなが
ら、長い連鎖分岐が存在しないとポリマーの溶融強度は
低下し、延時倍率が高い」局舎には引取共振しがちであ
る。5乃至50%、好ましくは10乃至30係の従来の
高圧LDPg、H添加すると、ブレンドの溶融強度は改
良される。本発明は、2o:1以上の引落比におけるL
 i、 D P E及び/又はL L D P E/L
DPEフレンドの処理(こおいてフィルムの厚さを2.
54 X 10−”Cm(Iミル)以下とすることを可
能にする。
エアナイフを具備する溶融型押系においてL LD l
) E / I、 I)、 I) Eフレンドを使用す
る実験は、厚さ2.39X10−”l(0,94ミル)
のフィルム(引落比213)が工業用の速度(585フ
イ一ト/分)で加工しうろことを示す。
■、LDPE及びり、 D P Eは、好ましくは以下
の性質を有する。
LLDPg:  ヌルl−インテックス0.5〜5.0
活度   0910〜0.930 メルI・インテックス膨(間化  10〜]5LDPE
  、  、Iルl−インデックス   1o〜12.
0密度    0.9〜0.935 メルトインデックス膨潤比 130〜1.6オ 少量の
酢酸ヒニルコモノマーを含みうる。
実    験 装置′ 以下のものを含む工業用溶融型押ライン○ ク
イキャップを5.08 X 10−5cm(0,020
インチ)に固定し、263°C(505°F)で作業す
る押出機。
O直径762園(30インチ)、幅22860(90イ
ンチ)、57°Q(135°F)に制御され、1787
72(585フィート)7分で駆動されている型押冷却
ロール。
○ 直径61.0CTn(24インチ)、幅2286c
m(90インチ)のバソクアノブンリコーノコムロール
○ ニップの前方の約254乃至3.81m(J乃至1
]/2インチ)のウェフ接触領域に周囲温度の空気を排
出するように位置した第1図(こ示されたようなエアナ
イフ。
ポリマー: 以下の性質を有するL L D P IB
とLDPEを乾燥ブレンドすることにより、90重量係
)L L D I) Ju ト10 i量%ノ1. f
) P Eノ7レントを調節した。
f、 L l) l) JB :  メルトインテック
ス  1゜密度 、!9/CCO,92 L D 1) E   メルトインテックス 12密度
 &/CC0,92 例I 溶融型理系ζこおいてボリマーブレントヲ処理したとこ
ろ、引落比は2L3/Iて、最終フィルムの厚さは2.
39 x 10−AC:m(0,94ミル)てあった。
最初の実験は、エアナイフを用いずに行った。
エアナイフを使用しない重合には、フィルムはわずか1
43m(469フィート)7分の速度を越えると引取共
振が認められた。
レリ■ エアナイフを用いる実!欣ヲ行った。約900CFM(
11号給圧カフ、6CTn(3インチ)H2O)の周囲
空気をエアナイフから排出させてウェブを安定化した。
(押出量の増加を制限する押出機駆動モーターのローン
(1oan )を用い)フィルムを178m(585フ
ィート)7分で処理した。ウェブの1M度はエアナイフ
の使用により実質的に低下した。引取共振することなく
かかる工業用の速度で型押フィルム2268ノcg(5
000ポンド゛)が製造された。
結果が改良さイする原因は明らかではないけれとも、溶
融延伸紡糸における結晶化の開始がロールニップにおり
る小さな動揺又は摂動の起こりを弱めると考えられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の装置を模式的に示す側面立面図、及び
第2図は第1図に示したエアナイフの詳細を説明する、
部分断面を示す側両立面囚である。 10・・・クイ       12・・タイスロット1
3・・・1容融ウエフ    14・・・ ニップI6
・・・冷却o −/L/     17・・コムロール
20・・・エアナイフ 第1頁の続き ン アメリカ合衆国イリノイ州パラ タイン・フリークラッド・ドラ イブ2288 手続補正側 昭和59年Ω月22日 特許庁長官  殿 1 事件の表示 昭和59年特許願第389号 2 発明の名称 流延伸出において引取共振を減少さゼる方仏及び装貿3
 補正をする者 事件との関係  出願人 名 称  エクソン・リサーチ・アンドエンジニアリン
グ・カンパニー 4代理人 別紙のとおり

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)(a)  ホリマーウエブを押出すためのスロッ
    ト開口を有するダイ、 (b)  ニップにおいて前記ポリマーウェブを受承す
    る逆転ロールで、前記ロールの−が冷却ロールで、ニッ
    プの前方てウェブが冷却ロールと接触するように前記ス
    ロットタイと一線になっている逆転ロール、及び FC+  ロールニップの前方ζこ位置し、冷却ロール
    と接触しているウェブこと空気を向けるよう4と出口が
    位置しているエアナイフ を含むフィルム形成装置。 (2、特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記
    ロールニップの前方でかつタイと冷却ロールに接触した
    ウェブとの間のウェブtこそった空気を抜き取るための
    真空手段を更に含む装置。 (3)特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記
    ウェブが前記ロールニップの前方約2.54乃至約15
    .24cm(約1乃至約6インチ)で前記冷却ロールと
    接触する装置。 (4)特許請求の範囲第3項記載の装置において、前記
    エアナイフ開口が前記ウェブから約762訓(3インチ
    )以内に位置する装置。 (5)特許請求の範囲第1項に記載の装置において、t
    efl記冷却ロールがその上に押型表面を有することを
    特徴とする装置。 (6)特許請求の範囲第1項に記載の装置において、前
    記ニップの前方で前記冷却ロールと接触するウェブの温
    度より実質的に低温の空気を排出する手段を更lこ含む
    装置。 (7)(al  ポリマーを押出して溶融ウェブを形成
    すること、 (1))  ウェブを少くとも15:1に引落してフィ
    ルムの厚さi]、、016X10−”Cm(4,0ミル
    )以下とすること、 (C1フィルムと、冷却ロールを含む逆転ロールのニッ
    プに通過させること、及び (d)  空気を送風することζこよりニップの直前て
    ウェブを冷却すること、 を含むフィルム形成法。 (8)特許請求の範囲第7項記載の方法(こおいて、少
    くとも122m(400フィート)7分の線速度てウェ
    ブをニップに通過させる方法。 (9)特許請求の範囲第7項記載の方法において、ポリ
    マーが低圧法で製造された線状低密度ポリエチレン(L
    T、I)Pg)と、高圧法で製造された1成型度ポリエ
    ヂレン(L D P B )のフレン]・である方法。 (10)特許請求の範囲第9項記載の方法において、前
    記フレンドが約50乃至95重N%のL L 、DP 
    Eと約5乃至50重量楚のi、 D P Eを含む方法
    。 (11)特許請求の範囲第7項記載の方法において、タ
    イを離れる溶融ウェブの温度が249乃至302°0(
    480乃至575′F)で、冷却ロールの温度を43乃
    至60°0(tlo乃至140°F)に保持し、冷却空
    気の温度が約49°O(120’F)より1氏く、タイ
    とニップ間のウェブの温度が空気及び冷却ロールにより
    冷却される方法。 (12、特許請求の範囲第7項記載の方、去において、
    溶融ウェブが二ツブの前方で冷却ロールと接触し、空気
    が接触頭載てウェブに衝突する方法。 (13)溶融熱可塑性ポリマーを押出して引落とし、逆
    転冷却ロール及びノ\ツクアップロールの二′ンプを通
    過させるウェブを形成する溶融型押法において、ポリで
    −が50乃至95重砒φの線状低密度のエチレンホモポ
    リマー又はコポリマーと5乃至50重N%の分岐状低密
    度のエチレンホモポリマー又はコポリマーのブレンドて
    あり、ウェブはニップの直前で空気冷却される方法。 (14)特許悄う」この範囲第13項記載の方法におい
    て、ウェブを臨界引落比以上に引落ず方法。 (15)溶融熱可塑性ウェブを押出すタイ及びニップに
    おいてウェブを受承する逆転冷却ロール及びハックアン
    ブロールを有する溶融型押装置におおいて、空気をウェ
    ブに排出してウェブをニップの直前の冷却ロール上に押
    さえつけ、・シェフの冷却を加速するように設けられて
    いるエアナイフを含む装置。 L16)  i6融熱可塑性つエフを形成して逆転冷ノ
    ソ11−1−ルとハックアップロールのニップを通過さ
    せる溶融型押、去において、溶融ウェブがニップの前方
    で冷却ロールと接触し、空気を冷却ロールと接触してい
    るウェブの外部天面に吹付けることによりウェブの一方
    の面は冷却ロールで、他方の面は空気で冷却する方法。
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