JPS60229733A - インフレート法 - Google Patents

インフレート法

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JPS60229733A
JPS60229733A JP60071322A JP7132285A JPS60229733A JP S60229733 A JPS60229733 A JP S60229733A JP 60071322 A JP60071322 A JP 60071322A JP 7132285 A JP7132285 A JP 7132285A JP S60229733 A JPS60229733 A JP S60229733A
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Japan
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film
die
air ring
diameter
air
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JP60071322A
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ロレンス・イー・ダウド
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Chemplex Co
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Publication date
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    • B29C48/001—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations
    • B29C48/0019—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations combined with shaping by flattening, folding or bending

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
  • 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、インフレート法によるフィルム押出製造方法
に関するものでアシ、特にはインフレート法によシポリ
オレフィンフイルムを製造する為の改善された方法及び
装置に関係する。
インフレート法によるポリオレフィンフィルムの製造は
周知である。代表的なインフレート法においては、ポリ
オレフィン樹脂はスクリュー押出機において溶融され、
ここで溶融樹脂に圧力が行使されて、溶融樹脂を円形オ
リフィスを有するグイ全通して送出せしめる。それによ
シ、「バブル」とも呼ばれるチューブ状のフィルム即ち
スリーブが形成される。
通常空気である気体がバブル内部に供給されてバブルを
所望の直径まで膨張せしめる。気体は、前記ダイとダイ
から下流に配置される一対のニップロールとによってバ
ブル内に封じ込められる。
ニップロールはバブルをダイから離して機械方向（「Ｍ
ＤＪ）に所望の速度で引張る為の力を提供する。
融体の押出速度、ニップロールの速度及びバブルの膨張
度が組合さって、フィルムの最終厚さを決定する。
ダイとニップロールとの間で、融体は冷えそして結晶状
態への相変化を受ける。相変化が起るバブル地点におい
て所謂「フロストライン」が観察しうる。
従来からのインフレート法は、一般に、ストーク（５ｔ
ａｌｋ　）法とポケット（ｐｏ（ｋｅｔ　）　法とダイ
ずれかに分類されうる。
ストーク法においては、通常単−唇形空気リングである
空気リングがダイに隣接して配置されそして機械方向に
ほぼ平行な安定化用空気流れを提供する。従って、バブ
ルはダイから相当の距離にわたって環状グイの直径にほ
ぼ等しい比較的一様な直径を維持しそして最終的にバブ
ル内の気体圧によシ所望の直径まで横断方向（ｒＴＤＪ
　’）に膨張する。
ポケット法においては、ダイに隣接して配置される空気
リングによシダイを離れるバブルを空気リングの設計に
依存した成る速度で横断方向に即ぐに膨張せしめる力が
適用される。この型式の急速膨張は横断方向にバブルを
引張る為の真空を創出するよう設計された所謂「２唇」
形空気リングを使用して実現される。
単−瞥形空気リングはまた、ポケット法においても有用
であシそしてバブルの一層遅い膨張を可能ならしめる。
こうした空気リングは２唇形空気リング程強い外向き力
を行使しない。
従来からのストーク及びポケット法を含めて先行技術の
インフレート法は、有用であシそして広く容認されては
いるが、幾つかの欠点を呈する。
ストーク法は固有に不安定であシ、生産能力上の制約が
あシ、そしてこうした方法を使用しての厚さ制御は困難
である。ポケット法によシ製造されたポリエチレンフィ
ルムは一般に所望される程に丈夫でなくそしてしばしば
所望されざる光学的性質を有している。
また、先行技術の方法の有効性は、使用されるポリエチ
レン樹脂の型式に依存して変動する。例えば、高分子量
低密度ポリエチレンを使用すると、樹脂の高い溶融粘度
と溶融弾性によシフイルムはポケット法に悪く作用する
。これら性質はストーク法においては安定性に寄与する
が、ストーク法の固有の不安定性と生産能力の制約は、
規程かの樹脂に対し−Ｃはこの方法を所望されざるもの
とする。また、ストーク法によって実現されうる高度の
分子配向け、生成物の引裂抵抗及び剛性を減する可能性
がある。
発明の概要 本発明の目的は、上記問題の克服にある。
本発明に従えば、広く様々のポリオレフィン樹脂の任意
のものが２つの空気リングを使用するインフレート法に
よシ押出されうる。好ましくは単−唇形空気リングであ
る第１リングが、ダイに隣接して配置されそして機械方
向にほば平行な安定化用空気流れを提供する。フィルム
バブルは、ダイから相当距離にわたってダイの直径に実
質上等しい直径を有するストーク（茎）形態に維持され
る。
好ましくは２唇形空気リングである第２奪気リングが、
膨張を助成するべく横断方向に吸引力を与える為第１空
気リングの下流でバブルが自然に膨張する地点において
位置づけられる。第２空気リングの位置は、樹脂の溶融
弾性が消失してしまうよう選択される。
第１空気リングは膨張をもたらすことなくバブルを安定
化し、他方第２空気リングは安定条件の下で膨張が起る
ことを保証する。
驚くべきことに、本発明に従って２つの空気リングを使
用するインフレート法は、先行技術の方法に較べて、改
善された光学的性質（即ち１ｉｔ）の低減と光沢の増加
）、改善された強度特性並びに一層高い生産麓及び改善
された引落し率を有する製品フィルムを提供する。
本発明は、長いストークの形態を自然に形成するような
高い粘度と高い溶融弾性を有するポリエチレン樹脂に対
して殊に有用である。
第１〜３図を参照すると、本発明方法を実施するに適当
な装置が例示されている。第１図において、フィルムを
成形するのに適当な熱可塑性樹脂がホッパ４によシ押出
接２に供給される。押出機２において、樹脂は溶融状態
に加熱されそして導管６を通して円環形状のオリフィス
１２を有するダイ１０に加圧下で通される。導管１４が
ダイ１０から押出された溶融樹脂によシ形成されるバブ
ル１６の内部に所望の正圧における気体（代表的には空
気）を供給する。バブルはニップロール２２によシ収斂
案内板２０を通して引張られる。
ニップロール２２はバブルをフィルム２４に偏平化する
。
バブル１６は、ダイオリフイス１２の直径に実質上等し
くそしてそこから伸長する実質上一様な直径の細長いス
トーク３０を含んでいる。ス）　−りは一般に２０〜６
０インチ長であるが成る種の条件下ではもつと長いもの
となしつる。斯界で周知のように、ストークの長さは、
樹脂の粘度及び弾性、ダイにおける通路の設計及び温度
、押出機の溶融温度、押出機の押出量、ダイオリフイス
を定りするダイランドの長さ及び間隙、巻取速度及び延
伸の程度（引落し率）を特に含めて、多数の因子の関数
である。
ストーク５０は拡大された直径のバブル領域３２を定義
するよう膨張する。斯界で周知のように、バブル領域５
２の直径は、ストーク３０の直径の数倍であシうるが、
６までの膨張比（ＢＵＲ）が一般である。バブル領域３
２における肉厚はストーク３０における肉厚よシ相応的
に小さい。
第１図において、矢印３４によって表示される方向は従
来から「機械方向」と呼び慣わされている。第１図にお
いて、機械方向はダイから垂直に離れるものと゛して示
されている。これがもつとも一般的でＦｉ６るが、押出
プロセスが垂直方向に行われることは絶対的ではない。
ストーク３０から離れてバブルが膨張する方向［横断方
向Ｊと呼ばれている。
ダイから下流でバブル領域３２において従来から７０ス
トラインとして知られる目視可能な線３６が位置する。
これは、溶融樹脂が結晶化して固体熱可塑性材料を形成
する地点である。ダイがらの７ｐストラインの距離は斯
界で周知のように多くの変数に依存して変動する。
上述したように、ストーク５ｏの直径岐ダイオリフイス
１２の直径に実質上等しい。しかし、本開示の目的に対
しては、ストーク直径は本発明の実施においてオリフィ
ス直径の約１１倍の大きさであシうる。
全体を４０及び４２でそれぞれ示す２つの空気リングが
、ダイ１０に瞬りあう下流地点において／（フル１６の
周囲に配置されている。
空気リング４０は、ダイ１０に隣接して配置されそして
好ましくは「単−脣」形空気リングと従来から呼称され
る型式のものである。空気リング４０は、加圧空気源（
図示なし）と連通ずる空気通路４６と、第２図に示され
るようにバブル１６の移動方向に実質平行な方向に空気
の流れを提供するよう設計される環状オリフィス４８と
を備えた本体４４を含んでいる。
空気リング４０の下流に配置される空気リング４２は、
２唇形空気リングとして従来知られる型式のものと為し
うる。本発明において使用するに適当な代表的２唇形空
気リングは、米国特許第４、２５９．０４７号に記載さ
れている。
空気リング４２は、加圧空気源（図示なし）と連通する
空気通路５２を有しそして環状オリフィス５４を備える
本体５０を含む。環状体部材５６がオリ°フイス５４内
にバブル１６を取巻いて配置されて、内側流路６０及び
外側流路６２を画成する。設計によシ、内側流路６０を
通して流れる空気流は比較的低容積及び低速度のもので
アシ、他方外側流路６２を通して流れる空気流は比較的
高容積及び高速度のものである。２つの空気流の協作用
効果によって、バブル１６の横断方向への膨張を助成す
るベンチュリー効果による部分真空が生みだされる。
第１及び第２空気リング４０及び４２は互いにそしてダ
イオリフイス１２とも同軸である。第１図において、共
通軸線は空気導管１４により定義される。
本発明に従えけ、熱可塑性樹脂がダイ１０を通してそし
て更に空気リング４０及び４２を通して押出されて制御
されたフィルム成形を提供する。
第１空気リング４０は樹脂の安定化を与えて、溶融樹脂
を膨張なく冷却及び緩和せしめる。第２空気リング４２
はダイから所望の距離において制御された膨張を提供す
る。第２空気リング４２の位置は製品フィルムにどのよ
うな品質が主に所望されるかに応じて選択される。図面
に示される装置系における空気リング４０及び４２の協
働効果は、フィルムの向上せる光学特性及び強度特性を
与えるのみならず、比較的高い生産速度をも与える。
樹脂がダイを離れるに際して、そのポリマの性質、ダイ
の設計及び押出速度に依存する成る程度の溶融弾性を有
している。この弾性は、樹脂がダイを通過するに際して
の樹脂の変形の結果であシそして樹脂の粘度と協働して
、延伸に抵抗する樹脂内部力として作用する。延伸が、
所望の厚さと寸法を有する最終状態の、固態の、半結晶
質ポリエチレンフィルムを生みだす。
溶融樹脂が冷えそして結晶化して固体フィルムを形成す
るに際して、延伸の程度と延伸時の融体の状態が最終的
な物理的寸法とフィルム性質を決定する。
弾性力が、それらがバブル内部の気体圧力並びにニップ
ロールの延伸力によシ打負ける程度まで消失した時、バ
ブルは同時的に横断方向に膨張すると共に機械方向に伸
びる。融体が結晶化温度に達しそしてフロストライン３
６において半結晶化固体に変化する。これはバブルの引
張強度を増大して、延伸及び膨張の力を相殺する。
本発明に従えば、溶融樹脂は、延伸前に緩和せしめられ
る（即ち、溶融弾性が消失せしめられる）。
延伸が緩和状態即ち残留弾性があるとしてもほとんど無
い状態で行われる時、樹脂は延伸力に一層良く応答しえ
従って一層小さな厚さまで引伸されうる。延伸が結晶化
温度直上の温度において緩和状態で起るから、衝撃強度
が改善される。斯うして、結晶性組織及び配向の発現に
適正な条件が与えられる。
様々の理由の為、本発明方法は、斯界で［ｌｓ状低密度
ポリエチレン」として知られるエチレン／１−オレフィ
ン共重合体の型式のものに対しては適当でない。しかし
、本発明は、長いストークの形成に必要な高い粘度と高
い溶融弾性を有する樹脂と共に使用するのに非常に適合
する。これら樹脂としては、高密度ポリエチレン及び中
密度ポリエチレン、そして殊に高分子量低密度ポリエチ
レン（即ち約０．９５０ｆ／ｃｃよシ小さな密度を有す
るエチレンホモ重合体）及びエチレン／酢酸ビニル共重
合体が含まれる。適当な樹脂は一般に、高圧条件の下で
製造されたエチレンホモ重合体、高圧条件の下で製造さ
れ九エチレン／酢醗ビニル共重合体及び低圧条件におい
て製造され九５〜８炭素原子数を有しそして高密度を有
するエチレン及び１−オレフィンの共重合体として特性
づけることが出来る。
上に例示したものを含めて（必ずしもこれら型式に限定
されない）適当な材料のブレンド及び同時押出組合物が
本発明方法に従っての製造に適当である。
こうした樹脂の様々の性質によシ、空気りング４０及び
４２間の間隔は調節自在である。また、ある一つの樹脂
を使用して様々の条件下での操作は、空気リングの間隔
を変えることによシ様々に異った性質を有する製品の製
造を可ならしめる。
上述したように、上記間隔は一般に２０〜４０インチ範
囲内であるが、但しもつと大き、な間隔も完全に作動可
能である。
ダイの唇間隙及び直径は広範囲に変更できる。
一般に、ダイ唇間＠は２５〜１１０ミルの範囲にありそ
して４０〜７０ミルの間隙が好ましい。約８インチのダ
イ直径が代表的である。
所望なら、第２空気リングの下流に安定化用アイリスが
配置されうる。空気リング４０と４２との間の空間は密
閉される必要がないことをも銘記されたい。
第２空気リング４２はバブル１６か自然に膨張する点に
一致するよう選択された地点に位置決めされるから、膨
張は安定化されそして樹脂の溶融弾性が消失した後膨眼
が起る。その結果、強度は改善されそして一層高い生産
速度が実現される。
先行技術のストーク押出方法に較べて、第２空気リング
の存在は、バブル安定性、厚さ一様性及び押出速度を改
善する。また、光学的性質も改善される。
例えば、先行技袷のポケット及びストーク法によう得ら
れるフィルム製品に較べて本発明にょ夛ａ）度、％　ｉ
９　６．５　＆０　４．８光沢　５９　６４　６８　７
２ ＴＥＤＩ、ｆｔ、−１ｈ　Ｑ、６　１０　２．０　ｔ。
厚さ、ミル　ｔｘ　ｔ５　ｔｏ　ｔ。
生産速度　２８０　２８０　２７５　３８０＊　Ｔｏｔ
ａｌ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄａｒｔ　ｄｒｏｐ　（ｆｉｘネ
ルギー落槍）上記Ｍ　Ｆｉ　、ケムプレツクカンパニー
社カラ「５ｓａ３コの商品表示の下で販売されている、
α５のメルトインデックスを有する、高分子量、低密度
（α９２４Ｊｉｌ／ＣＣ）エチレンホモポリマを使用し
て得られた。
上記データはまた、先行技揄のポケット法を上回る本発
明のまた別の重要な利点、即ち本発明において融体の緩
和によシ得られる引落しにおける改善を例示する。上記
において、ポケット法の例においては使用した樹脂をも
つと薄くまで延伸できないことによシ１３ミル厚のフィ
ルムが生成された。他方、本発明に従えば、ｔｏミル厚
のフィルムが得られた。
本発明に従う製造の経済性は、従来の製品押出工程を上
回る２つの利益を反映する。第１に、一層薄くフィルム
を延伸しうろことは、材料の著しい削減をもたらす（例
えは、上記データにおいて２５％の削減がもたらされて
いる）。第２に、生産速度の増加と組合せてのフィルム
の良好な薄肉化は、有用フィルムの生産速度における著
しい増加をもたらす（例えば、上記データは約７６％）
（３８０／２８０ＸＬ３＝ｔ７６）の生産増加を示す）
。
実施例 次の特定例は先行技術に比較しての本発明の様々の利点
を例示するものである。
例１ 第１図に示される装置を使用して、グロウセスタエンジ
ニアリング社製〔グロウセスタ、ＭＡ）（ＧＥＣ）単−
５形空気リングがダイに隣〕あって設置された。ユニー
フロデザイン社１ｉ！２唇形空気リングが、ダイ上方に
移動調節自在としてアイリス枠上に取付けられた。様々
の厚さのフィルムサンプルＡ−Ｊが、サンプルＡ−Ｃに
おいてはケンプレックス３５０３Ｃポリエチレンをそし
てサンプルＤ−Ｊに対してはタングレフ２１５５０３人
ポリエチレンを使用して製造された。１つの２４５′そ
して２つの２０’押出機にょシ供給される８′径向時押
出ダイか使用された。
１０ミルフイルムに対するデータが次の表■に示され、
ｚＯミルフィルムに対するデータが表Ｈに示され、そし
て他の厚さに対するデータが表■に示されている。比較
目的で、表Ｉにおいて、各空気リング単独の使用下で？
ｒｈ速押出された３５０３人に対するデータが示されて
いる。単一空気リングデータは、２８０ｐＰｈｓ　２イ
ＢＵＲそして１２５ミルの目標厚に対するものである。
これらデータの比較から、本発明の縦列形態での２つの
空気リングを使用する利点が明示される。
各空気リング形態に対して、同じダイ、同じ５つの押出
機そして同じ樹脂ロットが使用された。縦列形態で使用
された２つの空気リングは単独それぞれで行われたのと
同じ２つであった。
待られた結果から明らかな本発明縦列形態の利点は次の
辿りである。： １、光学的性質の実質的改善 匍シ度 へ５％単−唇形ＧＥＣ４，８％於　２６／Ｉ　ＢＵＲ５
９２脣形ユニーフロ　７７於　１７／Ｉ　ＢＵＲ光沢度 ６４単−５形ＧＢＣ７２於　ｚ６／Ｉ　ＢＵＲ２一層薄
い厚さに於ての衝撃強度（ＴＥＤＤ−Ｎ、Ｉｂ、）の改
善 単一空気リング−１３ミル　縦列空気リングα６２唇形
ユニーフロ　１，２　於　１７／Ｉ　ＢＵ凡１１ミル１
０　単−５形　ＧＥＣｉＯ於　２．６／Ｉ　ＢＵＲ，ｔ
Ｏミル５．２８０ｐｐｈから３８０　ｐｐｈへの生産量
増加表　■ サンプル　Ａ　Ｆ　Ｈ 厚さ、　ミ、ル　１９Ｂ　２．１６　ｔ９５生産速度、
ｐｐｈ　１９０　３１５　３１４膨張比　１５５／１１
６５／１２／１ 曇υ度、％　４．５　５．１　４．４ 光沢度、４５°　８２　８１　８Ｏ ＮＡＳ、％　５２　５８　６０ ＴＢＤＤＸｆｔ、−１ｂ。
平担　１８　１６　ｔ６ 折曲　α７　α６　α８ １％割線モジュラスψｓＩ ＭＤ　２８１００ ＴＤ　３１２００ 表　１ サンプル　ＩＣＤＢ 厚さ、ミル　１４５　２．９３　３，０７　４．０３生
ＰＭ速度、ｐｐｈ　３８０　１９０　３１５　５１５膨
張比　２．５／１　１５５／１　ｔ６５／１　１６５／
１歩シ度、％　４．３　６．１　６．４　８．３光沢度
、４５°　７８　８２　７８　７５ＮＡＳ　、％　６１
　４５　５５　４５ＴＥＤＤ、ｆｔ、−１ｂ。
平担　１３　２．０　２．１　２．８ 折曲　１１　１４　ｔｏ　１．５
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法を実施するのに適当なインフレート
フィルム押出装置の断面図である。 第２図は第１図の２−２線に沿う、単−５形空気リング
の断面図である。 第５図は第１図の５−５＠に沿う、２唇形空気リングの
断面図である。 １６：バブル ３０ニストーク（第１領域） ３２：バブル領域（第２領域） １０：ダイ １２ニオリスイス ４０：第１空気リング ４２：第２

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）溶融ポリオレフィン材料を環状ダイ全通して押出し
    てチューブ状フィルムを成形する段階と、前記ダイから
    機械方向にチューブ状フィルムを引出す段階と、該チュ
    ーブフィルムを内部に気体正圧を維持することによシ前
    記機械方向を横断する方向に膨張する段階とを包含し、
    その場合該チューブ状フィルムが前記ダイとほぼ同軸の
    第１及び第２領域を形成し、該第１領域が該ダイにＩｉ
    Ｄあって該ダイから機械方向に伸長しそして該ダイの直
    径に実質上等しい直径を有し、そして該第２領域が前記
    第１領域から伸長しそして前記ダイ及び該第１領域の直
    径を実質上越える直径を有するポリオレフィンフィルム
    製造方法において、前記ダイ及びチューブ状フィルムと
    同軸の第１空気リングが該ダイに５ｉＩＩシあってチュ
    ーブ状フィルムの周囲に位置づけられて、フィルムを実
    質膨張せしめることなくフィルムを安定化する為前記機
    械方向に平行な方向に空気流れを提供するようになし、
    そして第２空気リングが膨張開始点においてチューブ状
    フィルム周囲に位置づけられて、フィルム１１脹及び冷
    却を助成しそしてフィルム安定住をＭ持するようになす
    ことを＃微とするポリオレフィンフィルムｓ遣方法。 ２）ポリオレフィンが、高圧条件の下で製造されたエチ
    レンのホモ重合体、高圧条件下で製造されたエチレンと
    酢酸ビニルの共重合体、及び低圧条件下で製造された３
    〜８戻素原子敞を有するエチレンと１−オレフィンの高
    密度共重合体から選択される材料である特許請求の範囲
    第１項記載の方法。 ３）ポリオレフィン材料が約０．９３０１／ｃｃよシ小
    さな密度を有するエチレンホモ重合体である特許請求の
    範囲第２項記載の方法。 ４）ポリオレフィン材料がエチレン及び酢酸ビニルの共
    重合体である特許請求の範囲＃Ｉ２項記載の方法。 ５）第１空気リングが単−唇形空気リングであシそして
    第２突気リングが２唇形空気リングである特許請求の範
    囲第１ＪＪ１記載の方法。 ６）第２空気リングが第１空気リング上方約２０〜６０
    インチの範囲に隔置される特許請求の範囲第１項記載の
    方法。 ７）フィルム第１領域の直径がダイの直径の約１０〜１
    １倍の範囲にある特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８）　（ａ）　ｆＲ状グイと、 （ｂ）　チューブ状ポリオレフィンフィルムを生成する
    為前記グイを通しての押出の為該ダイに溶融ポリオレフ
    ィン材料を送給する手段と、 （Ｃ）　チューブ状フィルムを膨張する為チューブ状フ
    ィルムの内部に気体正圧を維持する為の手段と、 （ｄ）　フィルムを前記ダイから離して機械方向に引出
    す為の手段と、 （ｅ）　前記ダイ及びフィルムと同軸で該ダイにｍｂｓ
    ってフィルム周囲に位置づけられる第１空気リングであ
    って、チューブ状フィルムの直径を該ダイの直径に実質
    等しく維持する為機械方向に実質上平行な方向において
    フィルムの外面に空気流れを送給する第１空気リングと
    、 （ｆ）　前記ダイ及び第１空気リングと同軸で且つ前記
    第１空気リングから機械方向において下流に位置づけら
    れる第２空気リングであって、機械方向を横断する方向
    にフィルム膨張を助成するべくフィルム外面に空気流れ
    を送給する第２空気リングと を包含するポリオレフィンフィルム灸造装置。 ９）第１空気リングが単−唇形空気リングである特許請
    求の範囲第８項記載の装置。 １０）第２空気リングが２唇形空気リングである特許請
    求の範囲第８項記載の装置。 １１）第２空気リングが第１空気リングに対して機械方
    向に選択的位置決め可能とされる特許請求の範囲第８項
    記載の装置。
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