JPS649927B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、二軸延伸シート・フイルムの製造方
法及びその製造装置に係り、更に詳しくは、熱可
塑性樹脂、特にポリスチレン等の剛性の大きい樹
脂などをいわゆる横吹きにより同時二軸延伸を行
い樹脂シートあるいは樹脂フイルムを製造する方
法およびその製造装置に関するもので、特に、好
ましくは厚さ0.1mm程度以上の樹脂シートを製造
する方法およびその製造装置に関するものであ
る。 従来より、熱可塑性樹脂の同時二軸延伸方法と
してテンタ法およびチユーブラ法が知られてい
る。テンタ法は、テンタ（幅出し機）を用いて送
り方向及び幅方向に延伸するというものである。
しかしながら、このようなテンタ法にあつては、
設備が大型化し、しかも幅出し時に生ずるトリミ
ングロスが大きいという欠点を有しているため、
チユーブラ法が一般に望まれている。 このチユーブラ法にあつては、近年ポリプロピ
レンやポリエチレン等用にいわゆる二段圧空延伸
法が開発され実施されている。これは、第１図に
示されるように、溶融樹脂をダイ１より鉛直下方
（または上方）に管状に押し出すとともに、第１
の圧縮空気供給パイプ２により管状樹脂の内部に
圧縮空気を供給する一方、管状樹脂の外周に冷却
槽３を設けて管状樹脂を一旦冷却して整形し、次
いで管状樹脂を第１のニツプロール４により挾持
した後、第２の圧縮空気供給パイプ５により延伸
に必要な圧力を有する圧縮空気を供給して延伸さ
せ、再び第２のニツプロール６により挾持した
後、加熱エアーリング７により熱処理を行い延伸
後の樹脂の配向を安定化させ、バブル案内具８に
より管状樹脂を扁平化しながらヒータ９により加
熱してしわ、ひび割れ等の発生を防ぎ、第３のニ
ツプロール１０により折畳んだ後、両端の折目部
を切断して巻取ロール１１により巻取るというも
のである。 しかしながら、このような方法にあつては、剛
性の極めて高いポリスチレンや、他の熱可塑性樹
脂であつても特に厚肉シートなどについては、管
状樹脂にクラツクが発生して延伸できず、また折
畳んで扁平にする際、しわ、たるみ、歪等が生じ
て製品化ができないものであつた。 また、ポリスチレンや他の厚肉の熱可塑性樹脂
を一段圧空法同時二軸延伸する場合には、管状に
押出された溶融樹脂を一旦冷却した後再加熱する
が、ポリスチレン等は熱伝導率が極めて低く、管
状樹脂の内部側と外部側とを均一の温度にするた
めには相当の再加熱域を必要とするものであつ
た。そのため、装置全体の高さが高いものとなら
ざるを得ず、設置場所が限られてしまつたり、装
置の操作を困難なものとするばかりでなく、作業
員の安全性の面でも好ましくないものであつた。
さらに、従来のテンタ法をポリスチレン用等に用
いても前述と同様にトリミングロスが大きく、生
産効率の点でも好ましくないものである。 本発明の目的は、同時二軸延伸フイルム・シー
トの製造を安定してかつ安全に行うことのできる
方法およびその製造装置を提供するにある。 本発明に係る方法は、横吹きの一段圧空同時二
軸延伸法であり、加熱溶融した熱可塑性樹脂を水
平方向に押出し、一旦冷却して整形した後、延伸
前に加熱する際に、熱の対流現象に基づく熱の上
昇による管状樹脂の周方向の加熱状態の不均一を
予め防止するよう、垂直下方側の加熱と垂直上方
側の加熱とを別個に制御しながら均一に加熱した
管状樹脂を延伸した後、熱処理しながら折畳むこ
とにより前記目的を達成しようとするものであ
る。 また、本発明に係る装置は、ダイオリフイスが
水平方向に向くようにダイスが取付けられた押出
機に、外部サイジング機構を密接して設け、移送
速度規制機構を介して管状樹脂を水平方向に一定
速度で加熱槽に導入するよう構成するとともに、
この加熱槽の垂直下方側と垂直上方側とを別個に
制御できるよう構成し、さらに、延伸後の管状樹
脂を扁平化するためのバブル案内部に熱処理機構
を併設し、要するに本発明の装置は各装置構成機
器を水平に配置することにより、設置の容易性お
よび作業の安全性を確認するとともに、管状樹脂
の移送方向における冷却および加熱のコントロー
ルを容易にして前記目的を達成しようとするもの
である。 以下、本発明を図面をも参照して説明する。 第２図には、本発明に係る装置の一実施例が示
され、この図において、押出機２１の一側には、
環状のダイオリフイス２２が水平方向に向くよう
にダイス２３が設けられている。このダイス２３
のダイオリフイス２２の中心部には流体供給口２
５が穿設され、また押出機２１にはダイス２３よ
り管状に押出された管状樹脂２４内に流体供給口
２５を介して圧力流体を供給する圧力流体供給機
構（図示せず）が備えられている。圧力流体供給
機構より管状樹脂２４内に圧入される流体は、溶
融樹脂と不活性な気体が望ましく、一般的には窒
素ガスや空気等が用いられる。また、ダイス２３
のダイオリフイス２２から押出される管状樹脂２
４の出口温度は、当該樹脂２４の一次転移温度ま
たは流動開始温度以上であつて押出可能な限りで
できる限り低い温度であることが望ましい。 ダイス２３には、外部サイジング機構２６が隣
接して設けられているが、ダイス２３と外部サイ
ジング機構２６との隙間より内部に圧力流体が封
入された管状樹脂２４が膨出して後続の成形加工
に支障をきたすことのないよう、ダイス２３と外
部サイジング機構２６とは密接して設けられてい
る。 この外部サイジング機構２６には、第３図に拡
大して示されるように、水などの冷媒の流れを利
用した冷却手段２８および真空を利用した吸引手
段２９が備えられており、管状樹脂２４の外径を
規制具３１により外径より規制しつつ、管状樹脂
２４は外周に直接接触する冷媒により冷却される
よう構成されている。冷却手段２８は急冷可能で
あることが望ましく、特にポリプロピレン樹脂が
急冷されるときは、透明度が向上される。 外部サイジング機構２６には冷却槽３２が隣接
して設けられ、この冷却槽３２内に貯えられた冷
媒３３中を管状樹脂２４が通過することにより、
管状樹脂２４は二次転移温度又は軟化点以下まで
冷却される。また、冷却槽３２には温度調節手段
（図示せず）が備えられ、樹脂の種類や肉厚に応
じて冷却温度が調節されるよう構成されている。
冷媒３３は、管状樹脂２４と不活性なものであれ
ばよく、水とエチレングリコールとの混合物など
が挙げられる。 冷却槽３２を通過した管状樹脂２４は、ゴム製
の無端ベルトなどにより形成され管状樹脂２４の
外周面に摩擦当接する移動面３４を有する移送速
度規制機構３５に送られ、この移送速度規制機構
３５により管状樹脂２４の水平方向に一定速度で
移送されるよう案内支持されるとともに、移送方
向（MD方向）の延伸倍率が規制されるよう構成
されている。 移送速度規制機構３５と同一高さの送り方向側
には、加熱槽４１が設けられ、この加熱槽４１に
より管状樹脂２４が囲繞され且つ管状樹脂２４の
周方向に沿つて均一に加熱されるよう構成されて
いる。すなわち、第４図および第５図にも示され
るように、加熱槽４１には管状樹脂２４の流れで
ある水平方向に沿つて延びる所定の長さの赤外線
ヒータ等よりなる発熱体４２が、管状樹脂２４の
中心軸を中心とする仮想円周上に沿つて管状樹脂
２４を囲繞するよう複数個設けられている。そし
て、これら発熱体４２はそれぞれ別個に制御でき
るよう構成され、例えば熱の対流現象により垂直
上方側が垂直下方側より高温になつたときは温度
センサ（図示せず）等によりこれを検知し、速や
かに垂直上方側の加熱のみが停止され、管状樹脂
２４は周方向に沿つて均一に加熱されるよう構成
されている。また、垂直上方側から下方側へ向つ
て、発熱体４２相互の間隔を狭めるよう、すなわ
ち、上方側から下方側へ向つて発熱体４２がより
密に配置されているものであつてもよい。 垂直上方側の発熱体４２と垂直下方側の発熱体
４２は管状樹脂２４の上下表面の温度差が±1.5
℃に保たれるよう制御される（第６図参照）。ま
た、管状樹脂２４に偏肉部が生ずる場合はその偏
肉状態に応じて加熱が制御される。なお、管状樹
脂２４を均一に加熱するため加熱槽４１に湯浴を
用いると、管状樹脂２４に付着した加熱後の湯液
を除去することが困難であり、しかも管状樹脂２
４の偏肉部のうち薄肉部が延伸時に急膨張し、結
果的に肉厚の均一なシート・フイルムが得られな
いため好ましくないものである。 管状樹脂２４が、ポリスチレンのような剛性の
大きいしかも熱伝導率の低い材質のものである場
合や、厚肉の樹脂シートを製造しようとする場合
にあつては、前記加熱槽４１の前に予熱槽４４を
設けて、加熱槽４１の急な加熱による樹脂内部の
熱的不均一を避けることが好ましい。この予熱槽
４４の構造は、加熱槽４１と同様に、管状樹脂２
４が周方向に沿つて均一に加熱されるよう構成さ
れているものとする。 前記加熱槽４１の、管状樹脂２４の送り方向に
は、加熱槽４１により加熱された管状樹脂２４の
延伸温度に達しネツキングを起こす位置の前後に
管状樹脂外径規制体４５が設けられており、これ
により延伸点が固定されて延伸が安定して円滑に
行なわれるよう構成されている。この管状樹脂外
径規制体４５には、管状樹脂２４の外周面に接触
する接触部（図示せず）が備えられており、この
接触部を介して管状樹脂２４を保形することによ
り延伸点が固定されるよう構成されている。この
接触部は、管状樹脂２４がポリスチレン等のよう
に表面が傷つき易い樹脂である場合には、管状樹
脂の移送速度と等しい風速で回転するローラ状部
材等により形成されていることが好ましい。 管状樹脂外径規制体４５により延伸点が規制さ
れた管状樹脂２４は、管状樹脂外径規制体４５を
通過後直に延伸されるが、ポリスチレンのように
剛性の高い樹脂を用いたり、厚肉のシートを製造
しようとする場合には、延伸がより円滑に行なわ
れるようエアーリング４６を設け、このエアーリ
ング４６により延伸過程の管状樹脂２４の外周に
管状樹脂２４の流れ方向すなわち管状樹脂２４の
表面に沿つて温風が吹き付けられるようにするこ
とが好ましい。なお、このエアーリング４６に代
つて、延伸過程の管状樹脂２４を部分的に加熱又
は冷却する他の手段、例えば赤外線ヒータによる
熱放射や冷風の吹きつけ等であつてもよい。 延伸済の管状樹脂２４は、管状樹脂外径規制体
４５と同一の高さで管状樹脂２４の移送方向に所
定の距離だけ離れた位置に設けられたバブル案内
部２１に導かれるが、このバブル案内部５１は、
管状樹脂２４が移送方向に進むにしたがつて、折
畳まれていくよう次第に幅狭に設けられた複数の
ローラ体５２により構成されている。延伸済の管
状樹脂２４の折畳みを円滑に行なわせるため、ロ
ーラ体５２の表面は、管状樹脂２４の種類に応じ
てクロムメツキ加工やテフロン（商品名，四フツ
化エチレン重合体）コーテイングされていること
が好ましい。 また、ポリスチレンのように剛性の高い樹脂を
用いる場合や厚肉シートを製造しようとする場合
には、バブル案内部５１は、管状樹脂２４のし
わ、たるみあるいは曲り、（カール）などを除去
するため、第７図に示されるように、複数のロー
ラ体５２が次第に幅狭に設けられた第１の案内部
５１Ａと、第２の案内部５１Ｂとにより構成され
ていることが好ましい。ここで、第２の案内部５
１Ｂは、折畳まれた管状樹脂２４の両側に管状樹
脂２４を挾持するよう平行に設けられたローラ体
５２群により構成されているものとし、これによ
り第１の案内部５１Ａで樹脂にたるみ、あるいは
曲りが生じることがあつても、第２の案内部５１
Ｂのローラ体５２によりそれらたるみ、あるいは
曲りが伸ばされることとなるものである。 案内部５１には、延伸後の管状樹脂２４の配向
を熱固定させるためのアニーリング用の熱処理機
構５３が併設されている。この熱処理機構５３
は、例えば、第７図に示されるように、案内部５
１のローラ体５２の背面側に設けられた複数の赤
外線ヒータよりなる発熱体５４より構成され、ま
た、後続するピンチロール６１側に向つて加熱能
力が次第に増大するよう構成されているのが好ま
しい。管状樹脂２４は、熱処理機構５３により加
熱されて熱処理されるとともに、折畳み時のしわ
やたるみ、あるいは曲りの発生が防止され、特に
ポリスチレン等の剛性の高い樹脂を用いる場合や
あるいは厚肉シートの成形においては効果が顕著
である。なお、熱処理機構５３は、管状樹脂２４
の移送方向と移送方向に垂直な方向とにおいてそ
れぞれ加熱能力が制御でき、管状樹脂の種類や大
きさなどに応じて適切な熱処理および折畳みがな
されるよう構成されていることが好ましい。 案内部５１の管状樹脂２４の移送方向側には、
管状樹脂２４の中空部が完全に閉塞するよう管状
樹脂２４を挾持する複数のロール６０からなるピ
ンチロール６１が配置され、このピンチロール６
１により、折畳まれた管状樹脂２４はたるみ、あ
るいは曲りの発生が防止されるとともに、管状樹
脂２４内部の圧力流体の漏出が防止されるよう構
成されている。このピンチロール６１には、管状
樹脂２４の移送方向に向つて次第に降温するよう
調整された温調機構６２が設けられている。な
お、この温調機構６２はピンチロール６１内部に
設けるか、あるいはピンチロール６１の近傍に設
けてもよい。 ピンチロール６１により折畳まれた管状樹脂２
４は、ピンチロール６１を通過後に、両端の折目
部が切断機構６３により順次切断されて、２枚の
樹脂シート６４、あるいは樹脂フイルムになるよ
う構成され、これら樹脂シート６４は、前記移送
速度規制機構３５により規制された管状樹脂２４
の移送速度より速い巻取速度で、巻取機構６５に
よりそれぞれ巻取られるよう構成されている。な
お、鋼管被覆等に用いるシユリンクフイルムの場
合には切断機構を設けなくてもよい。また、第２
図中符号６６はテンシヨンローラである。 上述のような本発明に係る方法および製造装置
によれば、加熱槽４１が水平方向に一定速度で移
送される管状樹脂２４をその周方向に沿つて均一
に加熱するよう構成されているため、偏肉等の生
じない安定した延伸が行なえる。 また、ポリスチレンのように熱伝導率の低い樹
脂や、その他の樹脂であつても厚肉シートを製造
する場合のように、加熱槽４１により比較的低温
でゆつくり加熱することが好ましいときは、加熱
域も長く必要で加熱槽４１も長尺のものとならざ
るを得ないものであるが、上述のような本発明に
係る方法および装置によれば、装置が水平方向に
延びるだけで、従来のように垂直上方に延びてし
まい、設置場所、操作性、安全性など種々の点か
らの不利益を招来させるということがない。 さらに、管状樹脂外径規制体４５が、管状樹脂
２４のネツキングを起こす前後に設けられている
ため、延伸点が確実に固定されて安定した延伸が
なされるという効果がある。 また、バブル案内部５１には、バブルの移送方
向および円周方向に温度制御が可能な熱処理機構
５３が併設されているため、延伸済の管状樹脂２
４の扁平化と熱処理とが併せて行なわれ、ポリス
チレンや厚肉シートのような樹脂に対しても、し
わ、たるみや曲りなどの発生が防止されるという
効果がある。 このような本発明に係る方法および製造装置に
用いられる樹脂は、ポリスチレン、ポリスチレン
と他の樹脂の混合物、ポリオレフイン類、ポリオ
レフイン類相互の混合物、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド等の結晶性
および非結晶性の熱可塑性樹脂が挙げられ、ま
た、これらの樹脂により厚さ、0.1mm程度以上の
シートを製造する場合に特に適するものである。 本発明を以下の実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を変えない限り、以下の
実施例により制限されるものではない。 実施例 65φの押出機２１に、密度ρ＝1.05ｇ／cm³、メ
ルトインデツクスMI＝4.0ｇ／10分、ビカツト軟
化点105℃（JIS K7206準拠）の剛性の高いアタ
クチツクポリスチレン（出光石油化学株式会社
製）を供給し、通常の押出し温度200〜210℃より
は低くビカツト軟化点より80℃温度の185℃下に
おいて、外径62φ、肉厚６mmの管状樹脂２４を、
内部に加圧空気（0.1Kg／cm²）を吹き込みながら
31cm／minで押出した。押出された管状樹脂２を
ダイス２３直後に配置された外部サイジング機構
２６に導いた。外部サイジング機構２６の冷却手
段２８には、15℃の冷却水が循環され、また、吸
引手段２９は真空吸引度55cmＨｇとして管状樹脂
２４の整形を行つた。その後、15℃の冷却水が循
環する冷却槽３２により、管状樹脂２４の温度を
45℃まで冷却した。 この管状樹脂２４表面に付着した液体を取り去
り、移送速度調整機構３５を介して、管状樹脂２
４を槽内温度200℃の加熱槽４１内に導入し、槽
出口では管状樹脂２４の外面の円周方向温度が
110℃になるよう加熱した。 加熱槽４１には、長尺棒状の赤外線ヒータより
なる発熱体４２が、管状樹脂２４の周方向に沿つ
て12本等間隔に配置されており、これら赤外線ヒ
ータをそれぞれ独立して温度制御し、管状樹脂２
４上下面の温度差が±1.5℃以内になるように加
熱した。ここで、赤外線ヒータを長尺のものとし
たのは、管状樹脂２４の移送方向に沿つて低い温
度でゆつくり加熱していくことにより、管状樹脂
２４の内側と外側とを均一に加熱するためであ
る。 加熱槽４１により管状樹脂２４を二次転移温度
よりも20℃高く加熱した後、管状樹脂２４との接
触部としての管状樹脂２４の上下左右側の４本の
ロールを有する管状樹脂外径規制体４５により管
状樹脂２４のネツキング部を支えて延伸点を固定
した後、管状樹脂２４を加圧用空気で膨張させ、
移送方向（MD方向）６倍、巾方向（TD方向）
５倍に延伸した。 ついで、管状樹脂２４を第１、第２の案内部５
１Ａ，５１Ｂを有する案内部５１に導き、熱処理
を施し且つしわやたるみ等を除きながら扁平状に
折畳み、管状樹脂２４の移送方向に沿つて順次低
温になるよう、例えば、95℃，95℃，85℃前後、
75℃にそれぞれ加熱された４本のローラ６０によ
り構成されたピンチロール６１により、管状樹脂
２４の曲りを除去しながら完全に扁平状に折畳ん
だ。 この後、テンシヨンローラ６６を用いて樹脂に
張力をかけながら、さらにしわ、たるみを除去
し、切断機構６３により折目部を切開して、厚さ
0.2mmの２枚の樹脂シート６４を得た。 このようにして得られた、樹脂シート６４の物
性並びに従来のテンタ法による逐時二軸延伸によ
り得られた樹脂シートの物性を測定し、その結果
を表１に示した。なお、従来ポリスチレンにおい
ては、テンタ法による同時二軸延伸されたシート
やフイルムは製造されていない。 表１からも明らかなように、本発明によれば、
従来の大型複雑で作業性の悪いテンタ法などを用
いずして、物性の優れたインフレーシヨン二軸延
伸シートを横吹き一段圧空同時二軸延伸法で安全
かつ収率よく製造することができる。また、本発
明によれば、簡単な装置により物性の優れたシー
トを製造でき、しかも、従来のテンタ法によるト
リミングロスなどによる原料の損失もないため、
需要者に優れたシートを安価に提供でき、産業の
発達に多大に貢献できるものである。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の縦型のチユーブラ法による延
伸シート・フイルムの製造装置の概略図、第２図
は本発明に係る延伸シート・フイルムの製造装置
の一実施例を示す概略図、第３図〜第５図はそれ
ぞれ前記実施例の異なる要部を示す拡大図、第６
図は加熱槽における温度特性を示す線図、第７図
は前記実施例の他の要部を示す拡大図である。 ２１……押出機、２２……ダイオリフイス、２
３……ダイス、２４……管状樹脂、２６……外部
サイジング機構、３２……冷却槽、３５……移送
速度規制機構、４１……加熱槽、４２……発熱
体、４５……管状樹脂外径規制体、４６……エア
ーリング、５１……バブル案内部、５３……熱処
理機構、６１……ピンチロール、６３……切断機
構、６５……巻取機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱溶融された熱可塑性樹脂を、押出機より
   ダイスを介し内部に流体を圧入した状態で水平方
   向に管状に押出し、直ちにこの管状樹脂を圧力流
   体の内圧により変形しないよう二次転移温度以下
   または軟化点以下まで冷却しながら整形し、次い
   で移送速度規制機構により管状樹脂を所定の速度
   で水平方向に移送するようにし、熱の対流現象に
   よる管状樹脂の周方向の加熱状態の不均一を防止
   しながら加熱槽内を通過させて管状樹脂を二次転
   移温度または軟化点よりも高く、一次転移温度ま
   たは流体温度よりも低い温度になるよう管状樹脂
   の周方向に沿つて均一に加熱し、加熱槽通過後に
   樹脂自身の熱伝導により管状樹脂が延伸温度に達
   する前後に管状樹脂外径規制体を設けて延伸の開
   始点を固定するとともに管状樹脂の水平方向の送
   りを支持案内した後、管状樹脂を圧力流体の内圧
   によりバルブ状に膨張させ、且つ前記移送速度よ
   り速い速度で管状樹脂を水平方向に進ませること
   により管状樹脂を二軸同時に延伸し、次いで管状
   樹脂の送り方向に沿つて加熱の度合いが次第に増
   大するように熱処理を行いながら延伸後の管状樹
   脂を折畳むことを特徴とする二軸延伸シート・フ
   イルムの製造方法。 ２ ダイオリフイスが水平方向に向かうよう設け
   られたダイスを介して溶融樹脂を管状に水平方向
   に押し出し、且つ押し出された管状樹脂内に流体
   を圧入する流体圧入手段を有する押出機と、押出
   機のダイス端面に密接して設けられ、且つ内部に
   冷却手段と吸引手段とが備えられた外部サイジン
   グ機構と、管状樹脂を二次転移温度以下または軟
   化点以下まで冷却する冷却機構と、二次転移温度
   以下または軟化点以下まで冷却された管状樹脂の
   外周面に摩擦当接する移動面が設けられ、且つ前
   記移動面により管状樹脂の水平方向の送りを案内
   するとともに管状樹脂の供給速度を調整する移送
   速度規制機構と、移送速度規制機構から送られた
   管状樹脂を囲繞し、且つ管状樹脂の周方向に沿つ
   て加熱速度が均一となるよう、垂直上方側から垂
   直下方側へ向かつて正の加熱温度勾配を有するよ
   う個別に制御可能な複数の発熱体が設けられ、管
   状樹脂を二次転移温度または軟化点よりも高く、
   一次転移温度または流動点よりも低い温度に加熱
   する加熱槽と、加熱槽により加熱された管状樹脂
   の内部側と外部側との温度が均一になる直前の位
   置に設けられた管状樹脂外径規制体と、同時二軸
   延伸後の管状樹脂を送り方向に沿つて次第に折畳
   むためのバブル案内部と、バブル案内部に併設さ
   れ管状樹脂の送り方向に沿つて次第に加熱能が増
   大するよう構成された熱処理機構と、管状樹脂を
   挟持する複数のローラより構成されたピンチロー
   ルと、ピンチロールにより折畳まれた管状樹脂の
   折目部を順次切断する切断機構を有しあるいは有
   しないで、切断したあるいは切断しない樹脂を管
   状樹脂の移送速度より速い速度で巻取る巻取機構
   とが備えられ、これら外部サイジング機構、冷却
   機構、移送速度規制機構、加熱槽、管状樹脂外径
   規制体、およびバブル案内部は互いに水平方向に
   沿つて配置されていることを特徴とする同時二軸
   延伸シート・フイルムの製造装置。