JPS595408B2 - 管状フイルムの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリエチレンを空冷インフレーシヨン法により
高速でフィルムを製造し且つ強度の大きなフィルムを製
造する方法に関するものである。

近年フィルムの生産性等から高速成形によるフィルムか
つ強度の大きなフィルムの製造方法が大きな課題となつ
ており、各種の高速インフレーシヨンフイルムの製造方
法が試みられている。例えば特開昭４９−６１２５２号
公開公報にみられる如く、ダイス上部に同軸のダイスの
口径より小なる直径の断面円形のバブル安定体を配設し
、押出し速度と引取速度との比．およびくびれ部の温度
等を規制して、上記バブル安定体面上に６くびれ部を接
触・緊締せしめた後膨張させることによる管伏フイルム
の製造方法があるが，当該技術においても高速成形時に
以下のような欠点を有している。すなわちくびれ部が溶
融状態のため、バブル安定体表面上に接触・緊締せしめ
ることにより粘着し溶融バブルが極めて不安定になる。
それ故、くびれ部をバブルの円周方向に均一に接触させ
ることは極めて困難であり、断続的な接触から溶融バブ
ルの安定性が損われフイルムの折径変動や溶融バルブの
切れ等が起り成形性が極めて悪い。さらに成形された製
品フイルムはその表面にキズが発生し製品価値を低める
欠点がある。この問題は成形速度が大きくなればそれに
つれて多発する傾向にある。さらにバブル安定体の径が
ダイスロ径より小なるため，バブル安定体に接触してい
るくびれ部を境として溶融バブルとダイスとの間の空間
部は，引取り速度力伏きく（例えば５０ｍ／Ｍｉｎ）な
るにつれ内圧変化をきたし（高速成形により空間部が減
圧状態となるため），溶融チユーブが振動し不安定とな
る。またその他の製造方法として、ダイスの口径より大
なる内部マンドレルを使用し内部マンドレルの円周側面
で冷却固化しバブルの安定化を行う技術があるが、この
方法においても引取り方向への抵抗が大きく、高速成形
は困難で作業性が悪いのに加えて、内部マンドレルの径
により製品仕様（製品フイルムの折径）が限定される欠
点がある。本発明は前記欠点をことごとく解決したもの
であり、空冷インフレーシヨン法において高速度成形を
可能ならしめ．且つ強度の大なるフイルムの製造方法を
提供するものである。

すなわちポリエチレンを原料として空冷インフレーシヨ
ン法により管伏フイルムを成形する方法．′において、
環伏ダイス上部にダイスと同心円からなり且つ１）ダイ
スロ径〈マンドレル下端部の径≦ダイス口径Ｘｌ．２２
）マンドレル上端部の径くダイスロ径 ３）マンドレル下端部はダイスにとりつける円形基部が
あり該基部径はダイスロ径と同等もしくはそれより小さ
いの形伏を有する円錐伏又は円錐台状の内部マンドレル
を配設し、さらにダイスまたはマンドレル基部に空気の
送出口を設ける一方マンドレル上部に空気の取入口を設
けておき．原料を１５０〜２３０℃の温度で押出しマン
ドレル円周側面と溶融バブルとの間に空気層を設けるよ
うに該送出口と該取入口により空気を流通させるととも
に該バブルをマンドレルの円周側面にそわせた伏態にお
いて．ダイスの径と同等もしくはそれより小なるバブル
径を有する位置で且つマンドレルの上端部に至る前で膨
張比２．０以上で急膨張させた後引取るフイルムの製造
方法である。

尚、本発明におけるダイスロ径とは、ダイスの内径を意
味するものである。以下本発明を略図を併用して詳細に
説明するが６本発明は該図に限定されるものではない。
また以後「バブル」・ 「チユーブ」の語字が出てくる
が， 「バブル」とは膨張前の溶融環伏物を意味し．
「チユーブ」とは膨張後の固化環伏物を意味する。

第１図は本発明に使用されるダイスと内部マンドレルの
模視図であり、Ａは内部マンドレル本体．Ｂはダイス本
体，Ｄはマンドレル基部である。１，Ｖは内部マンドレ
ル下端部．２，２′は内部マンドレルの上端部．１３は
ダイスロ径である。

本発明において使用される内部マンドレルＡはダイスＢ
上部にダイスＢと同心円からなり且つダイスロ径くマン
ドレル下端部の径≦ダイスロ径×１．２マンドレル上端
部の径くダイスロ径の形伏でなければならない。すなわ
ち第１図の如くの形伏でなければならない．１３く１１
とすることはマンドレルＡの円周側面と溶融バブル１４
との間の空間部を小となし高速成形時における溶融バブ
ルの振動を防止し安定性を維持するためである。

すなわちマンドレル下端部の径２１がダイス径口１３よ
り小なる場合はマンドレルの円周側面と溶融バブルとの
空間部が大となり安定性が損なわれる。またマンドレル
下端部につながる基部Ｄにおいては当然その径はダイス
に配設するためダイス径と同等もしくはそれより小さく
なければならない。しかしながら該基部径はダイスロ径
より極ルは安定しやすい。一方．２１≦１３×１．２と
することは、ダイスの口径１３の１．２倍より大なる場
合は内部マンドレルと溶融バプルとの摩擦抵抗が大とな
り、しばしば溶融バブル切れが発生しやすいのを阻止す
るためである。１２く１３とすることは同様に摩擦抵抗
が大となり溶融バブル切れが発生することを阻止すると
ともに後記するように製品フイルムの強度向上を意図し
たものである。

さらに内部マンドレルの高さはダイスの口径１３の大き
さによつて多少なりとも変わるが、通常インフレーシヨ
ン成形しているダイスの口径１３（２０〜３０．０朋φ
）であれば内部マンドレルの高さは１００〜８００ｍ７
ｎ好ましくは１５０〜５００７ｘＷ！の範囲内で充分使
用しうる。また当然１２く１１となるのであるが．２２
／１，の値は特に限定はなくＯ／１０く１２／１，〈８
／１０好ましくは３／１０く１２／１１く６／１０の範
囲内の円錐状あるいは円錐台伏のマンドレルが良い。こ
の値は当然該マンドレルの高さを考慮した値である。ま
たマンドレル本体Ａには空気の送出口３と取入口４が設
けられており、各々ダイスＢをつらぬく送風管５，６に
連続している。

しかしながら空気の送出口３はマンドレル下端部につな
がる基部Ｄぞいに点在していても良く、あるいはマンド
レル下端部につながる基部Ｄぞいに開口していても良い
。また送出口３は必ずしもマンドレル下部に設けるに限
らず、ダイスに設けても何らさしつかえない。内部マン
ドレルの下端部１はダイス吐出後の溶融バブルの流れを
円滑にするためテーパーをほどこす、すなわち丸みをも
たせることが望ましい。

また該マンドレルの材質は種々の金属体やその他のもの
が使用されられるが，溶融バブルとの粘着性や滑性等の
問題から摩擦抵抗の小さいテフロン等で表面をコーテイ
ングしたものあるいはテフロン単独なものが望ましく、
さらにテフロンの表面を粗にすることにより効果的であ
る。第２図に本発明によるインフレーシヨン成形時の概
略図を示す。

成形当初コンプレツサ一１２を始動させ導管５によりバ
ブル内に必要量の空気を送り込みインフレーシヨンチユ
ーブを作つた後、コンプレツサ一１２を停止し、次いで
ポンプ１１を作動させ導管５、空気送出口３により空気
を送り出しながら、空気取入口４より同量の空気を取り
入れられるよう空気を流通させる。この取り入れた空気
は大気に放出しても良く、あるいは第２図に示されるよ
うに導管６をもつて再度ポンプ１１に送り空気を循環使
用しても良い。なお空気の循環使用の時はチユーブ内よ
り出された空気は冷却器１０によつて冷却された方が好
ましい。ダイスＢより押し出された溶融管状ポリエチレ
ンバブル４１は流通空気層により内部マンドレルＡと接
触することなく、必要に応じて外部エアーリング１３を
使用して内部マンドレル円問側面に一様にそわせる。そ
の後ダイスの径より小なるバブル径を有する位置で且つ
マンドレルの上端部に至る前（図中Ｃの位置）で必要に
応じてエアーリング１３を使用し、膨張比２．０以上で
急膨張させる。かような方法すなわち内部マンドレルＡ
の円周側面と溶融バブル１４との間に空気層を設けると
ともに空気を流通させることにより．バブルの不安定性
を解消でき，さらにバブルの膨張直前部Ｃの位置におい
てはバブルの径がダイス径より小さくなつている伏態で
バブルを急膨張させるのであるからフイルムの横方向の
分子配向が強制的に起りフイルム強度が大きくなる。ま
た膨張比は大きければそれにつれて強度も大きくなるが
、市場で要求されているフイルムでは膨張比２，０以上
で充分である。しかしながらここでいう膨張比２．０は
見かけの値であり、すなわち通常膨張比とはダイス径に
対する製品チユーブの径の比であり、膨張比２．０とい
つても実質的には膨張直前部Ｃの位置のバブル径と製品
チユーブの径の比であるため実際には２．０以上の効果
をもつている。すなわち本発明のフイルムは他の方法に
より作つた同じ膨張比のフイルムに較べ強度の大きな性
質を持つている。さらに膨張直前部Ｃの位置はダイス上
面から１００ｍ７！Ｌ以下ではマンドレルにそう距離が
短かくバブルが不安定となり好ましくない。一方マンド
レルの上端部以上でバブルを膨張させると，同じくバブ
ルが安定せず、振動、ブレを起こし良い製品が・得られ
ない。しかしながら膨張直前部Ｃの位置が前記の範囲内
であれば高ければ高い程実質膨張比が大きくなり強度の
大きな製品がえられる。すなわち本発明は該マンドレル
を使用することにより、高い位置で膨張部を作ることか
できるゆえに６高速成形時においても安定したバブル及
びチユーブを保持できることに特徴があり，もし内部マ
ンドレルかない一般の方法ではバブル及びチユーブが安
定せず高速成形が不可能である。かくして作られたチユ
ーブはガイド板８６ニツプロール９をへて製品として巻
きとられる。

しかしながら本発明をより効果的にする、すなわちより
高速成形ができ且つ製品フイルムの強度をより大きくす
るには第２図に於けるチユーブ安定体７を併用し、チユ
ーブ１５を外面より強制的に抑えこむようにしてやれば
よい。かようなチユーブ安定体とは二方よりチユーブを
抑える板、あるいは四方，八方等のものでも良いが好ま
しくはチユーブ全周を抑えるようなリング状のものが良
い。何故ならチユーブ全表面に接触し，冷却むらが無く
良いフイルムとなるからである。図中７はリング状のも
のであるが、かようなものを１個に限らず必要に応じて
数を決めればよい。かようなリング状チユーブ安定体を
説明する。まずリングの高さは特に限定されるものでは
ない。何故ならチユーブ自体は固化されており、リング
状チユーブ安定体との間には摩擦抵抗がさほど生じない
ためである。またリング状チユーブ安定体を複数個使用
するときは上方のチユーブ安定体は下方のチユーブ安定
体より径が多少なりとも小さい方が好ましい。すなわち
上方のチユーブ安定体の径は下方チユーブ安定体の径よ
り１〜５％だけ小さくした方が良い。かようにすること
により膨張直前部Ｃの位置を安定させることができるが
５７０以上となるとフイルムにしわか発生する傾向にあ
り好ましくない。さらにリング状チユーブ安定体７の径
はチユーブ１５の径より１〜５％だけ小さくした方が良
い。これはチユーブの径より小さめなリング伏安定体を
使用することにより．チユーブの安定性をもたらせるだ
けでなくバブルが膨張する形状が異なり急激なる膨張を
生ぜせしめるとともに膨張部の位置をも安定させる効果
かあるため高速成形においても，バブル及びチユーブの
振動、ブレも起らず強度の大きく且つ品質の良い製品フ
イルムが得られる。しかしながらチユーブ安定体により
チユーブを抑えすぎる（径において５％以上）と製品に
しわが発生するだけでなく高速成形も不可能となる。該
チユーブ安定体は製品フイルムの大きさによつて予め用
意されている多種口径のものに取り換えて使用しても良
く．あるいはチユーブ安定体の口径を任意に変えられる
方式のものを使用しても良い。本発明において使用され
るポリエチレンは高密度ポリエチレン、低密度ポリエチ
レンあるいは変性ポリ゛エチレン等でありＭＩの範囲が
０．０１〜５．０の範囲内で使用可能である。

また成形温度は１５０〜２３０℃の範囲内において，使
用するポリエチレンのＭＩによつて次の設定範囲の温度
とすることが好ましい。本発明で用いるダイギヤツプは
、目的とするフイルムの厚さ、引落し比その他の成形条
件にもよるが，通常は、従来の空冷インフレーシヨン法
で普通に用いられている０．５〜１．０聰の範囲で差し
支えない。

以上本発明を詳細に記してきたが．本発明は前記してき
た原料と装置及び操作方法により本発明の効果が顕著に
なる。

すなわち効果として次のような欠点に代表される。１）
１００ｍ／Ｍｉｎ以上の高速形も可能である。

２）高速成形時においてもバブル・チユーブは安定して
おりトラブルがない。

３）製品フイルムの衝撃強度が著るしく大きい。

（縦６横方向バランスした強度である）４）製品フイル
ムの厚さを自宜に調整しうる。

すなわち押出量・引取り速度を調整すれば良く５〜１５
０μの厚さが可能である。しかしながら最適なものは薄
物用（３０μ以下）である。５）製品フイルムの折径は
膨張比を調整することにより自由自在に簡単に変更でき
る。

以下実施例及び比較例をもつて本発明を具体的に説明す
るが、該例中での物性測定は下記の試験法を使用した。

実施例 １ 高密度ポリエチレン「スタフレンＥ５Ｏ３」（ＭＩ：０
，３．密度：０．９５０）を用い次の成形条件及び下記
の形伏を有する内部マンドレルと下貢Ｐの丑？伜んフ（
〒゜ナス１１・ノカ３俺，コ一１−イナピ±．Ｔ４＝罐
ナ ｊで１０μのフイルムを成形し，第１表に示す機械
的性質を有するフイルムを得た。

インフレーシヨン装置：モダンマシナリ一社製５０ｍｍ
φインフレーシヨンフイルム製造装置比較例 １空気循
環方式を行なわず実施例１と同じ成形条件でフイルム成
形を試みたが、溶融チユーブが内部マンドレルへ断続的
に粘着し，バブルが不安定となつて成形が不可能であつ
た。

それ故内部マンドレルを除去しフイルムを成形したがバ
ブルの安定性等から引取速度を６０ｍ／Ｍｉｎに低下さ
せさるをえなかつた。フイルムの成形条件は以下のとお
りであり、得られた１０μのフイルムの機械的性質を第
１表に示した。実施例 ２ 使用する高密度ポリエチレンを「スタフレンＥ５Ｏ５」
（ＭＩ：０．９．密度０．９５）および押出樹脂温度を
１７０℃に変えた以外，全て実施例１と同じくして、第
１表に示す機械的性質を有する１０μのフイルムを得た
。

比較例 ２ 高密度ポリエチレン「スタフレンＥ５Ｏ５」（ＭＩ：０
．９、密度０．９５）を使用し押出樹脂温度を１７０℃
に変えた以外比較例１と同じくして、第１表に示す機械
的性質を有する１０μのフイルムを得た。

実施例 ３ 高密度ポリエチレン「スタフレンＥ５Ｏ３」（ＭＩ：０
．３、密度０．９５）を使用し、膨張比２．０リング状
チユーブ安定体の径を７６，７８１Ｕ及び引取速度９５
ｍ／Ｍｉｎに変えた以外，全て実施例１と同じくして第
１表に示す機械的性質を有する１０μのフイルムを得た
。

比較例 ３ 高密度ポリエチレン「スタフレンＥ５Ｏ３」（ＭＩ：０
．３、密度０．９５０）を使用し膨張比２．０及びリン
グ伏チユーブ安定体の径を７６，７８ｍｍ１こ変えた以
外，全て比較例１と同じくして第１表に示す機械的性質
を有する１０μのフイルムを得た。

以上実施例と比較例とから明らかなように、本発明によ
る管伏フイルムの製造方法は従来法に比し高速で成形す
ることが出来、且つ，得られた１０μのフイルムの衝撃
強度もきわめて向上していることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられるダイスと内部マンドレルの
模視図であり、第２図は本発明のポリエチレンのインフ
レーシヨン成形模視図である。 図中の符号は次のようである。Ａ・・・・・・内部マン
ドレル本体．Ｂ・・・・・・ダイス．Ｃ・・・・・・膨
張直前部．Ｄ・・・・・・マンドレル基部、１・・・・
・・内部マンドレル下端部、２・・・・・・内部マンド
レル上端部６３・・・・・・空気送出口，４・・・・・
・空気取入０．５，６・・・・・・空気導管．７・・・
・・・チユーブ安定体．８・・・・・・ガイド板，９・
・・・・・ニツプロール． １０・・・・・・冷却器６
１１・・・・・・空気循環用ポンプ、１２・・・・・・
コンプレツサ一． １３・・・・・・エアーリンク一
１４・・・・・・溶融ポリエチレンバブル．１５・・・
・・・ポリエチレンチユーブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリエチレンを原料として空冷インフレーシヨン法
   により管状フィルムを成形する方法において、環状ダイ
   ス上部にダイスと同心円からなり且つ１）ダイス口径＜
   マンドレル下端部の径≦ダイス口径×１．２２）マンド
   レル上端部の径＜ダイス口径 ３）マンドレル下端部はダイスにとりつける円形基部が
   あり該基部径はダイス口径と同等もしくはそれより小さ
   い。 の形状を有する円錐状又は円錐台状の内部マンドレルを
   配設し、さらにダイスまたはマンドレル基部に空気の送
   出口を設ける一方マンドレル上部に空気の取入口を設け
   ておき、原料を１５０〜２３０℃の温度で押出しマンド
   レル円周側面と溶融バブルとの間に空気層を設けるよう
   に該送出口と該取入口により空気を流通させるとともに
   該バブルをマンドレルの円周側面にそわせた状態におい
   て、ダイスの径と同等もしくはそれより小なるバブル径
   を有する位置で且つマンドレルの上端部に至る前で膨張
   比２．０以上で急膨張させることを特徴とする管状フィ
   ルムの製造方法。