WO2003064137A1 - Mandrin interne - Google Patents

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Koji Watanabe
Shinji Murakami
Hisashi Kojoh
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Kohjin Co., Ltd.
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    • B29L2023/001—Tubular films, sleeves

Definitions

  • the present invention relates to a cooling internal that can be cooled very rapidly by directly contacting a tubular molten thin film extruded from an annular die of an extruder when producing a tubular thin film or sheet from a thermoplastic resin.
  • a cooling internal that can be cooled very rapidly by directly contacting a tubular molten thin film extruded from an annular die of an extruder when producing a tubular thin film or sheet from a thermoplastic resin.
  • a method of quenching and solidifying while directly pressing and holding the overflow liquid flowing down the outer wall of the internal overflow pipe (Japanese Patent Publication No. 45-35192) is used for controlling the diameter of the pipe in which the overflow liquid flows down.
  • a method for improving high-speed film formation by providing a helical groove through which another coolant flows in the lower part of the heavy pipe (Japanese Patent Publication No. 46-314473), cooling by contact with the coolant and solidifying (Japanese Patent Publication No. 39-2072) and an internal mandrel for cooling a tubular thin film provided with two or more stages of annular slit nozzles for jetting the upper coolant (Japanese Patent Laid-Open No. — 4 779 5).
  • the greatest technological point for producing thin films with excellent stretchability and long-term stability lies in how to continuously and stably produce practically amorphous thin films. This is particularly important in tubular film forming equipment using internal mandrels for cooling and affects the efficiency of the entire equipment and the quality of tubular thin film or sheet production.
  • the present inventors have previously proposed that the cooling capacity can be increased by multi-stage cooling and the high-speed film forming property can be remarkably improved (Japanese Patent Laid-Open No. 6-47995). This made it possible to significantly increase the speed of the tubular molten thin film.However, when the speed was further increased, the air entrained in the thin film or the air content in the coolant increased due to the increase in the amount of coolant. However, there is a drawback that an air layer accumulates below the pipe diameter regulating ring.
  • the molten thin film is balanced by the head pressure of the external water tank and the water pressure of the internal coolant, but if the above air layer breaks this balance and the balance becomes imbalanced, the air layer becomes a thin film. After passing through the gap between the ring and the tubular restriction ring, it reaches the upper annular nozzle for jetting the coolant. The molten thin film bursts at the portion where it enters the coolant, causing uneven cooling or small holes in the thin film.
  • FIG. 4 is a detailed explanatory view of a cooling section of a conventional cooling mandrel.
  • the inner surface of the tubular thin film 4 is cooled by the internal cooling liquid uniformly distributed by the spiral grooves 9 provided in the lower cooling section 10 and the cooling liquid of the external cooling tank 22.
  • the tubular thin film to be cooled at this time is balanced by the internal pressure of the lower cooling liquid and the head pressure of the external cooling tank, and does not come into contact with the spiral groove 9 of the lower cooling section 10 or the tubular thin film is restricted in diameter. Enter the seal ring 15 without leaving the lower part of the ring 6.
  • this air layer 12 breaks the balance between the internal pressure of the lower cooling liquid in the lower cooling section 10 and the head pressure of the external cooling tank 22, and causes the tubular thin film and the pipe diameter regulating ring 6 to The bubble rises from the gap to the annular nozzle 7 for ejecting the middle coolant or the annular nozzle 8 for ejecting the coolant.
  • the air layer 12 rises and becomes a bubble, and in the upper portion or in the vicinity of the annular nozzle for ejecting the cooling liquid, the molten tubular thin film 4 has uneven thickness and small holes due to uneven cooling. Create a problem. Disclosure of the invention
  • the present inventors have conducted intensive studies on the internal mandrel for cooling in order to solve the above-mentioned drawbacks, and as a result, have reached the present invention.
  • An internal mandrel for direct cooling in which a tubular molten thin film that is bonded below the annular extrusion die for thermoplastic resin and that is extruded downward from the annular slit of the die is used together with an external annular cooling tank to cool from the inside.
  • An internal mandrel for cooling a tubular thin film characterized in that the inner cooling liquid at the lowermost stage is caused to flow in a countercurrent direction to the tubular molten thin film,
  • a feature of the present invention resides in an internal mandrel in which no air layer is formed at the lower portion of the tubular restriction ring by flowing the lowermost cooling liquid upward and adjusting the cooling liquid in a direction in which the air layer rises.
  • the present invention can be applied to the lowermost portion of a multi-stage mandrel in which an annular nozzle for ejecting the upper coolant and an annular nozzle for ejecting the middle coolant are continuous, or a mandrel including the annular nozzle for ejecting the upper coolant alone.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the entire structure of the internal mandrel according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed explanatory view of a cooling section of one embodiment of the internal mandrel of the present invention.
  • FIG. 3 is a detailed explanatory view of a cooling unit according to another embodiment of the internal mandrel of the present invention.
  • FIG. 4 is a detailed explanatory view of a cooling section of a conventional internal mandrel for cooling.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the entire structure of one embodiment of the internal mandrel of the present invention
  • FIG. 2 is a detailed explanatory diagram of a cooling section of the internal mandrel.
  • Reference numeral 1 denotes an annular die attached downward to the extruder, and the thermoplastic resin melted by the extruder is extruded into a tubular shape below the annular slit 3 through a resin passage 2 inside the die.
  • Reference number 5 is suspended from an annular die Internal mandrel for cooling.
  • the cooling internal mandrel 5 is mainly composed of a compressed air ejection nozzle 18, an upper annular nozzle 8 for ejecting coolant, an annular nozzle 7 for ejecting middle coolant, a pipe diameter regulating ring 6, a lower cooling unit inner cylinder 10 a, It has a substantially cylindrical shape consisting of six parts, one ring part 15.
  • a compressed air jet nozzle 18 for maintaining the bubble shape and an exhaust port 17 for discharging generated gas and the like are provided at the top of the cooling internal mandrel 5.
  • the upper bubble formed by the molten tubular thin film 4 between the annular die 1 and the cooling internal mandrel 5 is compressed air exhausted from the coolant discharge port 16 and compressed air exhausted from the above-described exhaust port 17 and compressed air ejection.
  • the shape is maintained by the balance with the pressure supplied from the nozzle 18.
  • An annular nozzle 8 for ejecting an upper coolant and an annular nozzle 7 for ejecting a middle coolant are provided below the compressed air ejection nozzle 18.
  • the shape of the molten annular thin film 4 cooled by the coolant of the annular nozzle 8 for ejecting the upper coolant and the annular nozzle 7 for ejecting the middle coolant is regulated into a uniform tubular thin film by the pipe diameter regulating ring 6. Further, it reaches the lower cooling section 10b.
  • a lower cooling portion inner cylinder 10a is provided below the pipe diameter regulating ring portion 6, and the lower cooling liquid is provided radially from the side of the seal ring portion 15. From the lower cooling liquid ejection port 13, the liquid flows upward in the lower cooling section 10 b.
  • a discharge port adjusting annular ring 11 having a screw structure is provided at the upper part of the lower cooling unit inner cylinder 10a, and a lower part with a tubular thin film interposed between the outer cooling tank 22 and the head to balance the cooling liquid.
  • the internal pressure of the coolant can be adjusted. In other words, the lower coolant flows countercurrent to the molten tubular thin film 4 and overflows from the upper portion of the discharge-ring adjusting annular ring 11.
  • the air layer does not exist at the lower part of the pipe diameter regulating ring portion 6 and the air layer described above bursts as a bubble, and there is no problem that thickness unevenness and small holes due to cooling unevenness occur in the molten tubular thin film 4. be able to.
  • a molten tubular thin film is extruded from nylon 6 from an annular die having an annular slit of 55 ⁇ ⁇ at a resin temperature of 260 ° C and passed through the outer diameter of a cooling internal mandrel 5 as shown in Fig. 1. After being folded by the fold group 23, the film was taken off at 4 Om / min by a take-off ep-roll 24.
  • the internal mandrel for cooling used was the maximum diameter of the shoulder of the pipe diameter restriction ring 6 shown in Fig. 5 5 548 mm ⁇ , the maximum diameter of the seal ring 15 548 mm ⁇ , the inner cylinder of the lower cooling section 10 a
  • the outlet adjustment ring 11 of this is 50 ⁇ ⁇ .
  • groundwater was supplied at 2.3 t / h to the upper coolant inlet 19 and 1.0 tZ to the middle coolant inlet 20.
  • groundwater is also supplied to the lower coolant inlet 21 at a flow rate of 3.0 tZ, and the outlet adjustment ring 11 attached to the upper part of the lower cooling unit inner cylinder 10a and the pipe
  • the liquid was discharged from the clearance 1. O mm at the root of the diameter control ring 6 and discharged to the coolant discharge port 16.
  • groundwater at 20 ° C was also supplied to the external cooling tank 22 at a flow rate of 4.5 t / h to externally cool the thin film 4.
  • the average thickness of the thin film obtained as described above is 1 4 5 m, and both flatness and transparency were very good.
  • Example 1 the structure of the lower cooling section 10 of FIG. 4 was replaced with the structure of the lower cooling section 10 of FIG. 2 instead of the lower cooling section inner cylinder 10 a of FIG. 2.
  • Ten hours after the start unevenness in cooling thickness due to the air layer occurred.

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Description

明 糸田 書 内部マンドレル 技術分野
本発明は、 熱可塑性樹脂より管状薄膜またはシートを製造する際、 押出 機の環状ダイから押しだされた管状溶融薄膜を内部に直接接触させること により、 きわめて急速に冷却することができる冷却用内部マンドレルに関 する。 背景技術
従来、 熱可塑性樹脂より管状薄膜を製膜する工程において押し出された 薄膜を直接冷却液に接触させて冷却するための各種形式の装置が提供され ている。
例えば、 内部溢流管外側壁を流下する溢流液に直接圧着保持させながら 急冷固化する方法 （特公昭 4 5 - 3 5 1 9 2号公報） 、 溢流液が流下する 管径規制用二重管の下部に別の冷却液が流れる螺旋状溝を設けて高速製膜 性を向上させる方法 （特公昭 4 6 - 3 1 4 7 3号公報） 、 冷却液に接触さ せ冷却して固化させるとともに付着液を吸引によって除去する方法 （特公 昭 3 9— 2 0 7 2号公報） 、 さらに上部冷却液噴出用環状スリットノズル を二段以上設けた管状薄膜冷却用内部マンドレル （特開平 6— 4 7 7 9 5 号公報） などが知られている。
延伸性に優れ長時間安定した薄膜を製造する最大の技術ボイントは、 実 質的に無定形な薄膜を如何に連続して安定的に製造するかにある。 これは、 冷却用内部マンドレルを用いたチューブラ法製膜設備において特に重要で あり、 設備全体の効率および管状薄膜またはシート製造の品質を左右する。 本発明者らは、 先に多段冷却により冷却能力を高め、 高速製膜性を著し く向上させることができることを提案した （特開平 6— 4 7 7 9 5号公報 ) 。 これにより、 管状溶融薄膜の大幅に高速とすることが可能となったが、 さらに速度を上げると、 薄膜に同伴される空気または、 冷却液量の増大に より冷却液中の含有空気量が増大し、 管径規制リング下部に空気層の蓄積 を生じるという欠点がある。
この空気層は、 溶融薄膜の成形性に悪影響を与える。 すなわち、 溶融薄 膜は外部水槽のへッド圧と内部冷却液の水圧によりバランスしているが、 上記の空気層がこのバランスを崩し、 該バランスが不均衡になった場合、 空気層は薄膜と管状規制リングの間を通り上部の冷却液噴出用環状ノズル まで達し、 溶融薄膜が冷却液に入る部分ではじけ、 薄膜の冷却ムラまたは 小孔を生じさせる。
これらの問題は、 連続延伸を不可能にすることによる操業性の低下、 お よび冷却ムラによる管状薄膜またはシートの品質の低下など、 設備全体に 多大の影響を与える。
以下に、 添付図面を参照しつつ従来の冷却用マンドレルを詳細に説明す る。
図 4は、 従来の冷却用マンドレルの冷却部の詳細説明図である。
従来は、 管状薄膜 4の内面を下部冷却部 1 0に設けられる螺旋状溝 9に よって均一に分配される内部冷却液と外部冷却槽 2 2の冷却液により冷却 される。
このとき冷却される管状薄膜は、 下部冷却液の内圧と外部冷却槽のへッ ド圧によってバランスされ、 下部冷却部 1 0の螺旋状溝 9に接触すること なく、 あるいは管状薄膜が管径規制リング部 6の下部から離れることなく シールリング部 1 5へ進入する。
しかし、 製膜速度増大とともに溶融管状薄膜 4と同伴する空気、 あるい は上部冷却液噴出用環状ノズル 8や中部冷却液噴出用環状ノズル 7および 下部冷却部 1 0からの冷却液に含有する空気も増大する。
これらの空気は、 製膜中に管状規制リング部 6の下部に空気層 1 2とし て滞留する。 下部冷却部 1 0の螺旋状溝 9を流れる冷却液は下部排水口 1 4より排出されるが、 管状規制リング部 6の下部に滞留した空気層 1 2は 下部排水口 1 4側へ向け排出されず、 むしろ製膜時間とともに空気層 1 2 は増大する。
冷却用内部マンドレルにおいてこの空気層 1 2は、 下部冷却部 1 0での 下部冷却液の内圧と外部冷却槽 2 2のへッド圧のバランスをくずし、 管状 薄膜と管径規制リング部 6の隙間から上方の中部冷却液噴出用環状ノズル 7あるいは上部冷却液噴出用環状ノズル 8へバブルとなって上昇する。 こ のとき溶融管状薄膜 4は、 この空気層 1 2が上昇してバブルとなり上部あ るいは中部冷却液噴出用環状ノズル部付近ではじけ溶融管状薄膜 4に冷却 ムラよる厚みムラや小孔があく問題を発生する。 発明の開示
本発明者らは前記の欠点を解消するため、 冷却用内部マンドレルを鋭意 検討した結果、 本発明に達したものである。
すなわち、 本発明は、
( 1 ) 熱可塑性樹脂用環状押出ダイスの下方に結合され、 ダイの環状スリ ットから下向きに押出される管状溶融薄膜を外部環状冷却槽と併用して内 側から冷却する直接冷却用内部マンドレルにおいて、 最下段部の内部冷却 液を管状溶融薄膜に対し向流方向に流すことを特徴とする管状薄膜冷却用 内部マンドレル、
( 2 ) 最下段部冷却水の排液部において、 ねじ構造を有する排出口調整環 状リングで、 排液量および圧力を調整することを特徴とする上記 （1 ) 記 載の管状薄膜冷却用内部マンドレル、
を提供するものである。
本発明の特徴は、 最下段冷却液を上方向に流し空気層が上昇する方向に 冷却液を合わせることにより、 管状規制リング下部にまったく空気層の生 じない内部マンドレルにある。
これにより、 薄膜の冷却ムラによる厚みムラや小孔を防止し高速安定製 膜性を著しく向上させることに成功した。
本発明は、 上部冷却液噴出用環状ノズルと中部冷却液噴出用環状ノズル が連続する多段マンドレル、 あるいは上部冷却液噴出用環状ノズル単独か らなるマンドレル、 などの最下段部として応用できる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の内部マンドレルのー態様の構造の全体を説明する略図 である。
図 2は、 本発明の内部マンドレルの一態様の冷却部の詳細説明図である。 図 3は、 本発明の内部マンドレルの他の一態様の冷却部の詳細説明図で ある。
図 4は、 従来の冷却用内部マンドレルの冷却部の詳細説明図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に本発明の実施の態様を図に基づいて具体的に説明する。
図 1は、 本発明の内部マンドレルの一態様の構造の全体を説明する図で あり、 図 2は、 その内部マンドレルの冷却部の詳細説明図である。
参照符号 1は押出機に下向きに取り付けられた環状ダイであり、 押出機 によって溶融された熱可塑性樹脂はダイ内部の樹脂通路 2を通って環状ス リット 3より下方に管状に押し出される。 参照符号 5は環状ダイから懸吊 されている冷却用内部マンドレルである。 冷却用内部マンドレル 5は、 主 として圧空噴出ノズル部 1 8、 上部冷却液噴出用環状ノズル 8、 中部冷却 液噴出用環状ノズル 7、 管径規制リング部 6、 下部冷却部内筒 1 0 a、 シ 一ルリング部 1 5の 6つの部分からなる略円筒状を呈している。
冷却用内部マンドレル 5の最上部に上記バブル形状維持のため圧空噴出 ノズル 1 8および発生するガスなどを排出するための排気口 1 7が設けら れている。 溶融管状薄膜 4が環状ダイ 1と冷却用内部マンドレル 5との間 に形成する上部バブル部は冷却液排出口 1 6より排気される圧空および上 記排気口 1 7から排気される圧空と圧空噴出ノズル 1 8から供給される圧 空とのバランスによって形状が維持される。
圧空噴出ノズル 1 8の下方に上部冷却液噴出用環状ノズル 8および中部 冷却液噴出用環状ノズル 7が設けられている。 これらの上部冷却液噴出用 環状ノズル 8、 中部冷却液噴出用環状ノズル 7の冷却液で冷却された溶融 環状薄膜 4は、 管径規制リング部 6により均一な筒状薄膜に形状を規制さ れさらに下部冷却部 1 0 bへ至る。
本発明の冷却用内部マンドレル 5 (図 2 ) では、 管径規制リング部 6の 下部に下部冷却部内筒 1 0 aが設けてあり、 下部冷却液はシールリング部 1 5横から放射状に設けられた下部冷却液噴出口 1 3より、 下部冷却部 1 0 bの上方向に流出する。
また下部冷却部内筒 1 0 aの上部にはねじ構造を有する排出口調整環状 リング 1 1が設けてあり、 外部冷却槽 2 2の冷却液のへッド差にバランス する管状薄膜を介在した下部冷却液の内圧を調整できるようになっている。 すなわち下部冷却液は溶融管状薄膜 4に対し向流となって排出口調整環状 リング 1 1上部からオーバーフローする。
この構造の冷却用内部マンドレル 5の場合、 いかに高速製膜となり溶融 管状薄膜 4に同伴される空気や上部冷却液噴出用環状ノズル 8や中部冷却 液噴出用環状ノズル 7から同伴される空気および下部冷却部 1 0 bにおい て冷却液の含有する空気が増大しても、 下部冷却液が上方へと流れるため その度流入する空気は下部冷却液とともに排出口調整環状リング 1 1上部 の排出口から冷却液排出口 1 6へ排出される。 したがって、 管径規制リン グ部 6の下部にはまつたく空気層が存在せず前述の空気層がバブルとなり はじけ、 溶融管状薄膜 4に冷却ムラによる厚みムラゃ小孔を生ずる問題を 皆無とすることができる。
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、 本発明はこれら に限定されない。
実施例 1
ナイロン 6を樹脂温度 2 6 0 °Cにおいて押出口径 5 5 Ο πιπι φの環状ス リットを有する環状ダイより溶融管状薄膜を押出し、 図 1に示す如き形状 の冷却用内部マンドレル 5の外径を通し折り畳み口ール群 2 3で折り畳ん だ後、 引取エップロール 2 4により 4 O m/m i nで製膜引取りを行った。 使用した冷却用内部マンドレルは、 図 2に示す管径規制リング 6の肩部 の最大径 5 4 8 mm φ、 シールリング 1 5の最大径 5 4 8 mm φ、 下部冷 却部内筒 1 0 aの排出口調整環状リング 1 1は 5 0 Ο ηιπι φである。
また、 2 0 の地下水を内部上部冷却液導入孔 1 9に 2 . 3 t /時、 中 部冷却液導入孔 2 0に 1 . 0 t Z時を供給した。
一方、 下部冷却液導入孔 2 1に同じく 2 0 地下水を 3 . 0 t Z時の流 量で供給し、 下部冷却部内筒 1 0 aの上部に取付けた排出口調整環状リン グ 1 1と管径規制リング 6の根元の部分のすきま 1 . O mmから流出させ、 冷却液排出口 1 6に排出した。
また、 外部冷却槽 2 2へは同じく 2 0 °Cの地下水を 4. 5 t /時の流量 で供給し薄膜 4の外部冷却を行つた。
以上のようにして得られた薄膜平均厚さ 1 4 5 厚薄斑の範囲は 1 0 mであり、 平面性も透明性も非常に良好であった。
また、 運転を開始して 4 8時間を経過しても滞留する空気層によるトラ ブルもなく上記の薄膜の性能は安定していた。
比較例 1
実施例 1において、 図 2の下部冷却部内筒 1 0 aに代えて図 4の下部冷 却部 1 0の構造とし、 その他は実施例 1と同様に管状薄膜 4を冷却したと ころ、 運転を開始し 1 0時間後に空気層による冷却厚薄ムラを生じた。 ま た、 4 0時間後空気層による管状薄膜 4に小孔が明き、 延伸を継続するこ とが不可能となった。 産業上の利用可能性
以上述べてきた如く、 本発明の内部マンドレルでは高速製膜運転中にお いても管状規制リング下部に滞留する空気層をなくことで空気層によるト ラブルを防ぎ、 長時間安定した厚みや平面性の良い管状薄膜を製造するこ とができる。
したがって、 冷却用内部マンドレルを用いたチューブラ法製膜設備にお いて、 設備全体の効率および管状薄膜またはシート製造の品質に大きく寄 与する。

Claims

言青求の範囲
1. 熱可塑性樹脂用環状押出ダイスの下方に結合され、 ダイの環状スリッ トから下向きに押出される管状溶融薄膜を外部環状冷却槽と併用して内 側から冷却する直接冷却用内部マンドレルにおいて、 最下段部の内部冷 却液を管状溶融薄膜に対し向流方向に流すことを特徴とする管状薄膜冷 却用内部マンドレル。
2. 最下段部冷却水の排液部において、 ねじ構造を有する排出口調整環状 リングで、 排液量および圧力を調整することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の管状薄膜冷却用内部マンドレル。
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