JPS60210421A - 押出ダイおよびそれを使用した熱可塑性ポリマ−の押出方法 - Google Patents

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、ポリマー溶融体の押出のための装置および方
法、特に溶融破壊によって生じる表面の損傷の少ないイ
ンフレジョンフィルムの製造に関する。

厚さくゲージ）５〜２００ミクロンのインフレジョンフ
ィルムは、プラスチック産業において大きな需要がある
。かようなフィルムは、ポリマーをチューブに押出し、
続いてバブルに膨張させ例えば冷空気流によって最終的
に冷却して製造される。一般に、バブルが押出／インフ
レーション段階で安定であるのみならずインフレーショ
ンフィルムが良好な表面品質を有することが必要である
。

バブルの安定性は、バブルを形成するポリマー溶融体の
内部温度の減少に伴い増加する。例えば非常に熱いフィ
ルムは、適用される応力に対する抵抗が少なく不安定な
様式に変形する傾向がある。

これらの応力の一つの源は、前記の冷却用空気の速い移
動にある。インフレーションフィルムの表面品質または
仕上りは、大部分ダイ出口において誘発される弾性応力
および粘性応力に起因する。

弾性応力の主要源は、溶融体がダイを離れるときの溶融
体の表面層の急速な加速度である。粘性応力は、ダイ出
口におけるダイ壁に隣接する溶融体中の剪断速度の画数
である。この組合された応力は、フィルムの引張強さを
十分に超えるほど高いため破壊または表面損傷を起こす
。これらの応力によって生じる表面損傷おにび粗さの一
例はいわゆる「サメ肌」溶融破壊であり、これは溶融体
がダイから出るとき臨界応力を超えるとぎに起こると考
えられている。この型の表面損傷は、透明性および光沢
の減少ならびに曇りの増加によって光学的性質を劣化さ
せる傾向がある。このことは、多くの商業的の線状低密
度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）フィルム等級に見られる
ような高い重量平均分子量と狭い分子量分布を有する熱
可塑性樹脂の場合に特にあてはまる。

表面応力は、ダイギャップを増加させることによって減
少できる。しかし、これはダイを出るフィルムが比較的
厚くなり冷却に時間を要することになる。これに加えて
、ＬＬＤＰＥのようなポリマーの場合、ポリマーが低い
溶融弾痕であるため高速冷却用空気を使用することがで
きず従って押出量が減少する。さらに、一定のブロー比
において一定のフィルム厚さを得るためには、溶融体延
伸比を増加しなければならず、これはバブルの破壊を起
こすか不均衡な機械的強度を示すフィルムが生成される
おそれがある。

　５一 本発明の目的は、改善された表面仕上りを有する押出物
を製造することができる装置を提供することである。

従って、本発明の一態様は、ダイ面上またはその表面中
に埋込まれている押出リップを加熱する装置が取付けら
れていることを特徴とするダイ本体と押出物が出る押出
リップが含まれる、ポリマー溶融体から押出物を製造す
るための押出ダイである。

本発明の第二の態様では、ダイの面上または面の中に埋
込まれているダイリップの一帯域を加熱するための装置
であり、その加熱された帯域がダイ本体から絶縁されて
いることを特徴とするポリマー溶融体から押出物を製造
するためのダイ本体と押出物が外へ出るダイリップが含
まれる押出ダイか提供される。

本発明の第三の態様では、ダイの面上に取付けられてい
るか、その血中に埋込まれており、リップ出口からダイ
中へ約１　ｃｍより大きくない深さ、好ましくは約０．
５ｃｓより大きくない深さに伸び　６− ているダイリップの一帯域を加熱するための装置であり
、その加熱されたリップ帯域がダイ本体から絶縁されて
いることを特徴とする、ポリマー溶融物から押出物を製
造するための、ダイ本体と押出物が出るダイリップが含
まれる押出ダイが提供される。

本発明の押出ダイにはダイリップの一帯域を加熱するた
めの限定された装置が取付けられており、該装置は前記
のダイの面上に取付けられているか、そのダイの血中に
埋込まれている。ダイ本体および（または）リップには
、本発明に使用されるダイリップの一帯域の加熱用の限
定された装置に追加される、例えば周辺リングヒーター
のような慣用の加熱装置を備えることができる。パイプ
またはインフレーションフィルム製造用に使用される環
状ダイの場合には、マンドレルにそのコア中に慣用の加
熱装置を含有させるか、おにび（または）本発明によっ
てマンドレルの面上または血中に埋込まれた加熱装置を
取付けることができる。

本発明によって、ポリマーがダイから出る末端におりる
ダイリップの温度が、ダイ中１．５ｃｍの深さにおける
ダイランドの温度より少なくとも１０℃高い温度（以後
温度差と呼ぶ）に維持されることを特徴とする本発明に
よる押出ダイを使用する熱可塑性樹脂を押出す方法が提
供される。前記の温度は少なくとも２０℃が好ましく、
少なくとも２５℃が最も好ましい。

本発明の押出ダイにおいて「ダイリップ」の語は、例え
ばチューブまたはインフレーションフィルムのＪ：うな
中空の押出物の製造に関して使用され、外側ダイリップ
（中空押出物の外側を形成する）または内側ダイリップ
または外側および内側リップの両者を含めて使用される
ものと理解されたい。

本発明の押出ダイは、ポリマー溶融物を任意の形状、特
にパイプ、チューブ、棒、インフレーションフィルムお
よびシートに押出すために使用できる、前記のダイは例
えば、スロットキャストシートまたはフィルム製造用に
使用される型式またはパイプもしくはインフレーション
フィルム製造用に使用される型式またはストリップ材、
棒材もしくは溝形材のような慣用の押出材の製造用の型
式のダイとして使用できる。

本発明の押出ダイには、ダイの面上にあるかまたは、そ
の面の中に埋込まれているダイリップを加熱するための
装置がある。前記の加熱装置は、上界させるべきダイリ
ップ温度をダイ本体内のポリマー溶融物の内部温度より
実質的に高い水準に上昇させることができる。本発明に
よるチューブ押出ダイの場合には、内部および外部ダイ
の両者を加熱するのが好ましい。この方法は、溶融物の
温度、特に溶融物がダイ出口を出る際のその表面温度を
上昇させる効果がある。この方法は、溶融破壊を減少さ
せるか無くする効果があり、従って改善された表面仕上
りを有する押出物が得られる。

インフレーションフィルムの押出の場合に、溶融物の内
部温度をバブル安定性を維持するために最適の水準内の
保つのが望ましい。

さらに本発明によって加熱装置を、ダイの面上に取付け
るかダイ血中に埋込んで配置することに　９− より、これら加熱装置を慣用の従来技術によってリップ
の周辺のダイ本体の周囲に環状に配置した場合（以後周
辺加熱と呼ぶ）よりダイリップの加熱の制御の程度がは
るかに大きい。周辺加熱のみを有する慣用のダイと比較
した本発明の押出ダイの使用によって得られる利点は次
の通りである：（ａ）本発明では加熱装置は、従来技術
の「周辺加熱」法にお１ノる距離に比較してダイリップ
帯域に密接して配置できる。この方法によってリップの
温度制御が改善され、リップの温度がさらに迅速に調整
できる。

（ｂ）本発明の加熱装置は、比較的広い面積に配置でき
る（例えばダイの実質的に全表面に）、従って周辺加熱
のみで従来得られたよりさらに均一な加熱並びに良好な
温度制御が可能である。

さらにその加熱装置に電気抵抗ヒーターを使用する場合
には、比較的表面積の小さいヒーターは製造が困難であ
り実際に不満足な性能しか得られないので比較的大きい
表面積の電気抵抗ヒーターを使用するのが好ましい。

　１０− 本発明の押出ダイは、ある目的用のダイとして加工する
か、既存のダイを本発明に基づいて改良することができ
る。

例えば、ダイ表面に電気ヒーターまたは油−加熱熱交換
器を取付けることにｊ；つて既存のダイを本発明によっ
て改良することができる。かような改良は、費用の節約
上または既存の押出工程の他の設計もしくは運転パラメ
ーターを実質的に変えることなく本発明の利点を得るこ
とを希望する場合に行うことが望ましい。

使用される加熱装置は、例えば電気抵抗加熱または熱油
加熱のような慣用の種類の任意の装置が使用できる。

前記の加熱装置は、実際のダイ出口の周辺に配置される
ようなダイの面上に取付けられるのが好ましい。この方
法であると押出物が加熱装置と直接接触させないで済む
。この加熱装置には外側に絶縁層を備えることができる
。

本発明の好ましい一態様では、限定された加熱装置が、
ダイ本体中に実質的に１　ｃｍより深くない、　１１− 好ましくは深さ０．５ｃｍ未満のダイリップ帯域を熱す
る。ダイリップのこの限定された加熱帯域を押出の間、
ダイの主要本体より高い渇疫に維持することが好ましい
。リップ中の加熱帯域を比較的小さく保つ意義は、ポリ
マー溶融物本体の過熱を減少させ、溶融物の表面を優先
的に熱することである。この加熱帯域比較的長いと、溶
融物本体の温度がバブルの不安定性を起こす程度に上昇
する危険性がある。

過熱されたダイリップ帯域からダイの主要本体への熱伝
導を減少させるために、ダイリップ帯域をダイ本体から
熱的に絶縁するか、またはダイリップとダイ本体との間
の金属／金属接触面積を減少さけることが好ましい。ダ
イリップとダイ本体とが一体として形成されている場合
には、限定されたリップ帯域とダイ本体とを連結してい
る金属の表面積を、ダイ本体の横断面積に比較して小さ
くし、それによってリップ帯域からのダイ本体への熱伝
導を慣用のダイに比較して比較的低水準に、維持される
。前記の金属／金属接融面積または、　１２− 前記の場合のようなリップ帯域とダイ本体とを連結して
いる金属の面積は、ポリマー溶融物の流路に垂直な平面
におけるダイ本体の横断面積の５０％未満、さらに好ま
しくは２０％未満、最も好ましくは１０％未満である。

前記のダイ本体の横断面積は、その長さに沿って変化す
る場合の疑問を避りるために、前記に定義したダイ本体
の横断面積とは、その最大横断面の面積の意味とする。

前記の絶縁は、例えば空気間隙、ガラスａｈａマット、
ＰＴＦＥシートなどのような慣用手段の使用によって達
成できる。かような絶縁は、加熱されたリップ域がダイ
本体から熱的に絶縁されるにうに例えばダイ本体の全横
断面にわたって行う（ポリマー溶融物が通過できるよう
にランド区域に適当な間隙を置いて）か、または全横断
面にり少ない面積の絶縁にしてもよい。

追加の絶縁をヒーターおよび全装置上に拡張するか広げ
て、ダイ面上でボルト締めすることができる。

加熱されたリップ帯域の温度は、押出されるべ　１３− きポリマー溶融物の性質、溶融物の本体温度、例えばチ
ューブ、パイプまたはインフレーションフィルムのよう
な押出物の厚さに左右される。例えばＬＬＤＰＦをイン
フレーションフィルムに押出す場合には、加熱帯域の温
度はダイ出口における本体溶融温度より好適には少なく
とも２０℃、好ましくは少なくとも４０℃、最も好まし
くは少なくとも６０℃高い温度である。

本発明の押出ダイは、例えばポリオレフィン、ポリエス
テル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリビニルクロライ
ドおよびポリビニリデンクロライドのようなポリマー溶
融物の押出用として使用することができる。

本発明の押出ダイを、ダイ面ヒーターを取付けて改造し
たベトール（ＢＥＴＯＬ　）押出機の断面図である添付
の図面を参照してさらに説明する。

同図面では、ダイ本体１には中心にマンドレル２および
ダイの面上に位置する円板状ヒーター４によって加熱さ
れるダイリップ３がある。ヒーターには絶縁物５が取付
けられている。ダイ本体に　１４　− は、絶縁用空気間隙６があり、ポリマー溶融物（図示し
てない）は環状のダイ出ロアを通して押出される。円板
状ヒーター４は、該ヒーター４とダイ出ロアから出てく
る抽出物との任意の接触を避けるためにダイ出ロアから
離れて配置されている。使用されているヒーター４には
、ポリマー押出物のデユープの外部表面を過熱し、この
表面における溶融破壊の如何なる傾向も減少させるか無
くするために過熱されたダイリップ部分８が取付けられ
ている。

過熱の度合は、バブルの不安定性が起こるより低い温度
に維持するのが好ましい。マンドレルの面上に（図示さ
れてはいないが）リングヒーターを使用して内部（マン
ドレル）ダイリップをさらに加熱することが好ましい。

次の実施例は、ＬＬＤＰＥからインフレーションフィル
ム製造のために本発明の押出ダイの使用を説明する。

１災１ 本発明に基づいて、並びに図面に示したと同様　１５− な方法で２個の平らな円板状２００Ｗヒーターを環状フ
ィルム用ダイの面に設置した。ガラスｍｌ絶縁物でヒー
ター上を覆い、全系統をボルトで締めた。過熱されたリ
ップ部分の深さば５　ｍｍであった。内部ダイリップを
外部リップの新らたな高さに整合させるために中心のマ
ンドレルを５朧上昇させた（底部のスペーサーを使用し
て）。

押出されたポリマーは、メルトインデックス０．８のＬ
ＬＤＰＥ粉末グレードＬＬ１０１ＡＡ（ＢＰケミカルス
社製）であった。

実験は、詳細を下記の表に示す２つの主要な群に分けた
。実験（Ａ）〜（［）ではリップ温度のみを慎重に変化
させ、（「）〜（Ｊ）では３ダイ帯域の湿度を調和させ
て変化させた。押出機のホッパーから出発して物質の流
れ経路に沿って進行し、それぞれＢ１、Ｂ２およびＢ３
と呼ばれる第１、第２および第３バレル温度制御域に入
りここから２つの主要なダイ温度制御域Ｄ１とＢ２とに
この順で進み、最終的にリップの温度制御域に入る。

火幕へ二上 　１６− ２つの主要ダイ帯域（すなわち、ＤｌとＢ２）を２００
℃に設定し、リップ温度は２００’から最大上昇可能温
度２７０℃に徐々に上昇させた。

実験Ｅではダイ出口から内部へ約１．５ｕ＋入ったダイ
帯域２における過剰の温度は３２℃であった。

肉眼観察による透明度は、リップ温度の上昇に伴い著し
く向上し、最初に高かった真のサメ肌は、実質的に消失
した。恐らくダイ帯域２における温度過剰が主原因と思
われるバブル安定性の若干の減少があった。

実験Ｆ−Ｊ 全ダイ帯域を同一温度に設定し、ダイは全体として２０
０’〜２６０℃の段階で上昇させた。バブルの不安定性
が現われ、２６０’Ｃでは消失した。

実験Ｉ　（２５０℃のダイ）からのフィルムは、実験Ｅ
（リップ温度２７０℃）のフィルムと同じ透明性とサメ
肌水準であった。

次表から実験Ｂ−Ｅにおける温疫差（前記に定義したよ
うな）は少なくとも１０℃であり、これらの実験が、本
発明の方法Ｍ様と一致することが　１７− 認識できるであろう。

左生且皇１遣 実験Ｅと１との条件を繰返し、ダイ出口における溶融物
温度をコマーク（Ｃｏｍａｒｋ）　Ｗｍ度プローブを使
用して慎重に記録した。実験Ｆに相当する温度は２３６
℃であり、実験■の温度より１１℃低かったことは過熱
帯域の深さを限定することの有利性を証明している。

　１８−

【図面の簡単な説明】

図面は、ダイヒーターを取付けて改造したベトール（Ｂ
ＥＴＯＬ　）押出機の断面図である。 代理人　浅　村　皓 −２０−

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ダイの面上、またはその中に埋込まれてダイリ
   ップ加熱用の装置が設置されていることを特徴とする、
   ダイ本体と、押出物を外に通すダイリップとを有する、
   ポリマー溶融物から押出物を製造するための押出ダイ。
2. （２）　前記のダイリップ加熱用の装置が、そのダイリ
   ップのある帯域を加熱することができ、その加熱された
   リップ帯域が、前記のダイ本体から絶縁されている特許
   請求の範囲第１項に記載の押出ダイ。
3. （３）前記の加熱されたダイリップ帯域が、前記のダイ
   リップ出口から前記のダイ中に約１　ｃｍより大きくな
   い深さにまで伸びている特許請求の範囲第２項に記載の
   押出ダイ。
4. （４）前記の加熱されたダイリップ帯域が、前記のダイ
   リップ出口から前記のダイ中へ０．５ｃｍより大きくな
   い深さにまで伸びている特許請求の範囲第２項または第
   ３項に記載の押出ダイ。
5. （５）　前記のダイリップ加熱用の装置が、周辺リング
   ヒーターである特許請求の範囲第１〜４項の任意の１項
   に記載の押出ダイ。
6. （６）　前記のダイが、面とコアとを有するマンドレル
   および該マンドレルの面上またはその中に埋込まれてい
   るか、または該マンドレルのコア中に設置されている加
   熱装置を有する、パイプまたはインフレーションフィル
   ム￥Ｊ造用の環状ダイである特許請求の範囲第１項に記
   載の押出ダイ。
7. （７）　前記のダイリップとダイ本体とが一体として形
   成されており、前記の加熱されたダイリップとダイ本体
   との間の金属／金属接触面積が、前記のポリマー溶融物
   の流路に垂直な平面における前記のダイ本体の最大横断
   面での横断面積の５０％未満であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１〜６項の任意の１項に記載の押出ダイ
   。
8. （８）　ダイリップ温度を、ダイ中の１．５ｃｍの深さ
   におけるダイランドの温度より少なくとも１０℃高く維
   持することを特徴とする、ダイランドによって隔てられ
   ているダイ本体とダイリップとを有する押出ダイを使用
   する熱可塑性ポリマーの押出方法。
9. （９）前記の熱可塑性樹脂を、ポリオレフィン、ポリエ
   ステル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリビニルクロラ
   イドおよびポリビニリデンクロライドから選ぶ特許請求
   の範囲第８項に記載の方法。 ０（Ｉｌ　線状低密度ポリエチレンからインフレーショ
   ンフィルムを製造するために使用する特許請求の範囲第
   ８項または第９項に記載の方法。