WO2024075632A1 - インフレーションフィルムの製造装置 - Google Patents

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紀久雄 有本
真一 ▲高▼▲崎▼
渓都 東郷
清貴 北島
Tokuichi WAKAYA (若谷 徳一)
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株式会社クラレ
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for producing a film made of a thermoplastic resin by inflation molding (hereinafter referred to as an inflation film production apparatus), and relates to an apparatus that can achieve the desired biaxial stretching even when a large-diameter bubble is formed to form a wide film.
  • inflation molding air is blown into a tubular film extruded from a circular die to form bubbles, and the film is then solidified at a specified height (frost line) by being pulled off to form a film.
  • the inflation film thus formed is stretched in two directions by expansion and pulling, becoming a biaxially stretched film, which can be used to produce films with isotropically controlled molecular orientation.
  • Patent Document 1 JP Patent Publication 5-286032 A describes an inflation film molding device in which thermoplastic resin is extruded from a die with an annular slit, expanded by internal pressure, and continuously wound up after cooling and solidifying, and is characterized by the provision of a means for heating the surface of the molten resin bubble extruded from the die from around the bubble between the die and the position where the bubble expands rapidly.
  • Patent Document 2 JP Patent Publication 2007-331115 describes an inflation film manufacturing device that includes an extruder equipped with an annular die for extruding thermoplastic resin, a heat-retaining member that keeps the extruded bubbles warm, an air-ring device that cools the warmed bubbles, and a winding device for winding up the cooled tubular film, and that the heat-retaining member is cylindrical and has a larger diameter at the body than the diameters of both openings. It also describes that an infrared heater may be provided inside the heat-retaining member.
  • Patent Document 3 JP Patent Publication 2018-90723 A relates to a method for producing a polypropylene sealant film, and describes a method of producing a film using an upward air-cooled inflation film-forming machine equipped with a heat-retaining cylinder that covers the outside of the resin bubble discharged from the die from its base to above the frost line.
  • Patent Document 4 Patent No. 46325578 describes an blowing film forming apparatus that is characterized by having a bubble diameter measuring device that measures the amount of change in the bubble's transverse stretching ratio, a molecular orientation measuring device that measures the molecular orientation of the film, and a regulator that controls the bubble diameter by adjusting the supply of air into the bubble based on the measured bubble's transverse stretching ratio and molecular orientation.
  • Patent Document 4 it has been studied to control the molecular orientation of thermoplastic liquid crystal polymers and the like by biaxial stretching through inflation molding.
  • the bubble diameter is increased to improve productivity, the position of the frost line must also be raised, but with large bubbles, the cooled bubbles droop, and the desired biaxial stretching state cannot be achieved, which is a problem.
  • Patent Document 1 describes heating the bubble surface with a heating means provided between the die and the position (neck) where the bubble expands rapidly to mitigate melt fracture
  • Patent Document 2 describes placing a heat-insulating member between the annular die and the air-ring device, but these technologies aim to improve the transparency of films made of polyethylene or the like that melt at a relatively low temperature, and do not take into consideration the problems that arise when forming large-diameter bubbles.
  • Patent Document 3 describes controlling the bubble shape by installing a heat-insulating tube, and suggests that transparent plastic is preferably used as the material for the tube, but when forming large-diameter bubbles, it is difficult to obtain the desired bubble shape by simply surrounding the material with insulation and keeping it warm.
  • the objective of the present invention is to provide an inflation film manufacturing device that can prevent the bubbles from sagging and perform biaxial stretching of the film, even when a large-diameter bubble is formed by extruding a thermoplastic resin through a large-diameter die.
  • the inflation film production apparatus of the present invention may include the following aspects.
  • the inflation film production apparatus according to the first aspect includes an extrusion means having an annular die and extruding a thermoplastic resin from the die; an inflation device having a ventilation means for supplying gas into the inside of the tubular molten material extruded from the annular die to form bubbles by expanding the molten material while cooling it, and an air ring for blowing air onto the bubbles from the outside;
  • a take-up device that takes up the bubble while folding it into a sheet shape; a winding device that winds up the folded film formed by the take-up device,
  • a heating means is provided on the outer periphery of the bubble forming area, the heating means being arranged from a position above the air ring to a predetermined height position,
  • the heating means is a blown film manufacturing apparatus characterized in that the heating means is divided into at least two sections in the height direction to control the temperature.
  • the heating means is preferably configured to control the level of the frost line of the bubble in the height direction to a position between the upper and lower ends of the uppermost section of the heating means.
  • the heating means may include a plurality of heat generating members arranged at different vertical positions, each of the heat generating members having a cross-sectional shape that is substantially symmetrical about an axis, and the temperature of each heat generating member may be controlled independently.
  • the heat generating member may include a plate-shaped heat sink and a sheet-shaped heat generating element installed on the outer surface side of the heat sink.
  • the heat generating member may be an apparatus characterized in that it comprises a plate-shaped insulating material and a heating element installed on the inner side of the insulating material.
  • the blown film manufacturing apparatus may be an apparatus that controls the frost line height to 50-100% of the height from the exit of the die to the upper end of the heating means.
  • the air ring may be installed near the annular die, and the apparatus may form 90 to 99% of the molten bubble in the height direction up to the frost line height between the lower end and the upper end of the heating means.
  • thermoplastic resin even when molten thermoplastic resin is extruded from a large-diameter die to form an inflation film, it is possible to form a biaxially stretched film without the bubbles sagging downward.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of an inflation film production apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration near a heating unit of the inflation film production apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a heating unit of the inflation film production apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the device shown in FIG. 3 taken along the plane indicated by IV-IV.
  • FIG. 2 is a top view showing an example of the configuration of a heat generating member provided in the heating means of the inflation film production apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a top view showing an example of the configuration of a heat generating member provided in the heating means of the inflation film production apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a top view showing an example of the configuration of a heat generating member provided in the heating means of the inflation film production apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a top view showing an example of the configuration of a heat generating member provided in the heating means of the inflation film production apparatus of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic side view for explaining the basic configuration of an inflation film manufacturing apparatus 10.
  • the inflation film manufacturing apparatus 10 is equipped with an extrusion means (extruder) 1 for melt-extruding a thermoplastic resin, and an annular die 2 is installed at the extrusion port of the extrusion means. Air is blown into the molten resin extruded from the die 2 from a ventilation means (not shown) to form bubbles 3, and the solidified bubbles 3 are crushed by a guide plate 4 installed as necessary, passed through a pinch roll 5, transported by one or more rolls R, and taken up by a winding device (winding means) 6.
  • extrusion means extruder
  • annular die 2 is installed at the extrusion port of the extrusion means.
  • Air is blown into the molten resin extruded from the die 2 from a ventilation means (not shown) to form bubbles 3, and the solidified bubbles 3 are crushed by a guide plate 4 installed as necessary, passed through a pinch roll 5, transported by one or more rolls R
  • the inflation film manufacturing apparatus 10 of the present invention is equipped with an air ring 7 for blowing air from the outer periphery of the bubbles 3 above the extrusion die 2, and a heating means 8 for heating the bubbles 3, and the extrusion means 1 having the ventilation means (not shown) and the die 2 constitutes an inflation device 11 for forming bubbles 3 of thermoplastic resin.
  • the take-up device (take-up means) 12 is shown to have a guide plate 4, a pinch roll 5, and three rolls R, but the number and arrangement of the rolls R, the presence or absence of guide plates, etc. can be changed as appropriate.
  • the heating means 8 is disposed above the air ring 7, from a position near the air ring to a predetermined height position.
  • the lower end of the heating means 8 may be in contact with the upper surface of the air ring 7, or may be disposed at a position spaced apart from the upper surface of the air ring 7. In that case, a heat insulating material (not shown) may be disposed between the air ring 7 and the heating means 8.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration near the die 2 of the inflation film manufacturing apparatus 10.
  • the molten thermoplastic resin is extruded from the annular die lip (gap) 2a of the annular die 2, while air is blown in from the air inlet 2b (ventilation means) to form a cylindrical bubble 3.
  • the molten resin film forms a cylindrical portion 3a from the die lip 2a (diameter D) to a certain height hc, after which it expands due to the blown in air, and is cooled while expanding in the enlarged diameter portion 3b, solidifying at the height hf of the frost line F, and forming a cylindrical solid-phase film in the straight body portion 3c above that.
  • an air ring 7 is installed at a height near the exit from the die 2, and air is blown onto the base of the cylindrical portion 3a for cooling, and the heating means 8 is installed above the air ring 7.
  • the heating means 8 is divided into at least two stages, in this embodiment, a first heating section I in the lower stage and a second heating section II in the upper stage, and the bubble 3 is heated at different temperatures.
  • the first heating section I which heats the cylindrical portion 3a and the lower portion of the enlarged diameter section 3b, heats the bubble 3 at a temperature 20 to 60°C lower than the melting point of the thermoplastic resin
  • the second heating section II which heats the upper portion of the enlarged diameter section 3b to above the frost line, heats the bubble 3 at a temperature about 40 to 100°C lower than the melting point of the thermoplastic resin.
  • the first heating section I and the second heating section II are approximately the same size, but the height and/or radial size of the two heating sections may be different.
  • the heating means 8 may be divided into three or more sections to heat the bubble 3.
  • the heating of the bubble is preferably performed while lowering the heating temperature from the lower section to the upper section.
  • the heating means 8 forms the bubble so that the cylindrical portion 3a, the expanded diameter portion 3b, and a part of the straight body portion 3c are contained within the area surrounded by the heating means 8, and it is preferable to control the frost line height hf to 50 to 100%, preferably 60 to 95%, of the height ht from the outlet level of the die 2 to the upper end of the heating means 8. It is also preferable that 90 to 99%, preferably 93 to 97%, of the bubble 3 in the molten state up to the frost line height hf is formed between the height of the lower end 8a of the heating means 8 and the height of the upper end 8b. In other words, it is preferable that the ratio hm/hf of the length hm of the heated portion in the height direction of the bubble 3 in the molten state to the frost line height is the above ratio.
  • the heating means 8 includes a first heat generating member 80a, a second heat generating member 80b, and a third heat generating member 80c, which are arranged axially symmetrically with different inner dimensions with respect to the central axis C passing through the blowing port 2b.
  • each heat generating member includes a heat dissipation member 81a-81c on the inner side and a heat generating element 82a-82d arranged on the outside of the heat dissipation member.
  • Each heat generating element 82a-82d is connected to a power source (not shown) and a temperature controller (not shown).
  • the third heat generating member 80c includes a heat generating element 82c arranged on the lower outside of the heat dissipation member 81c, and a heat generating element 82d arranged on the upper part of the heat generating element 82c.
  • Each heat generating element 82a-82d may generate heat at different temperatures, but for example, the heat generating elements 82a-82c may generate heat at the same temperature to form the first heating section I, and the heat generating element 82d may generate heat at a lower temperature to form the second heating section II.
  • the number of heating sections is not limited to two, and heating at different temperatures may be possible in three or more heating sections.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the first heating element 80a of the heating means 8 in the portion indicated by IV-IV in FIG. 3.
  • the heating element 80a is preferably arranged axially symmetrically in order to heat the periphery of the bubble 3 as evenly as possible.
  • the heating element 80a is composed of a circular heat dissipation element 81a and a heating element 82a arranged on the outside thereof, and the heating element 82a is connected to a power source (not shown) via a temperature controller (not shown).
  • the heat dissipation element 81a may be a metal plate such as an iron plate, and in the example shown in the figure, the inner surface that becomes the heat dissipation surface has a substantially circular cross-sectional shape.
  • the heating element 82a may be a planar heater such as a cast heater or a rubber heater with high heat resistance, although it may be a planar heater such as a cast heater or a rubber heater with high heat resistance.
  • the second heating element 80b and the third heating element 80c can also have a similar cross-sectional shape (although the inner diameter is different).
  • the configuration of the heat generating member provided in the heating means 8 is not limited to that described above, and various modified examples can be adopted as long as they can heat the outer periphery of the bubble almost evenly. Schematic top views of some examples are shown in Figures 5A to 5C.
  • the heat generating member 80 may have an axisymmetric polygonal shape. It is preferable that the number of sides of the polygon is six or more.
  • the heat generating member is composed of a heat dissipation member 81 having a hexagonal cross section and a planar heat generating element 82 arranged on its outer surface.
  • the heat generating member 80 has the heat generating element 82 arranged on the inner surface side of a heat insulating member 83 having an axisymmetric shape (circular in the figure).
  • the heat generating member 80 may be formed by a carbon heater 84 having an axisymmetric shape (cylindrical in this example).
  • a columnar heater 85 such as a ceramic heater may be arranged axisymmetrically, with a heat reflector 86 arranged on the outer periphery.
  • the configuration of the heating means of the present invention is not limited to the above example configuration, and any means that can heat the periphery of the bubble almost evenly can be used.
  • the present invention is useful for biaxially stretching molten resin extruded from a die lip with a diameter D (see Figure 2; here, this is the average of the inner and outer diameters of the annular gap) of, for example, 90 mm or more to form a film.
  • a diameter D see Figure 2; here, this is the average of the inner and outer diameters of the annular gap
  • the diameter of the die lip and the diameter of the bubble but considering realistic device design, the upper limits are approximately 500 mm and 3000 mm, respectively.
  • thermoplastic resin from which the inflation film is formed using the device of the present invention is not particularly limited, and examples include aromatic liquid crystal polyester resins that constitute thermoplastic liquid crystal polymers, as well as polyolefin resins, polystyrene resins, polyamide resins, polyester resins, vinyl alcohol resins, polycarbonates, and vinyl resins (polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, etc.).
  • thermoplastic resins thermoplastic liquid crystal polymers
  • Example 1 and 2 the apparatus shown in Figure 2 was used, and two-stage temperature control was performed.
  • Example 3 three-stage temperature control was performed, and in Comparative Examples 1 and 2, one-stage temperature control was performed.
  • Comparative Example 3 no temperature control was performed using the heating means 8.
  • a die with a diameter of 200 mm was used. The conditions for each Example and Comparative Example are shown below.
  • hf/ht is the ratio of the frost line height hf to the height ht to the upper end of the heating means 8
  • hm/hf is the ratio of the frost line height hf to the length (height direction) hm of the heated area of the molten bubble.
  • Example 1 in which the heating zones were controlled to two or three stages according to the present invention, a bubble consisting of a cylindrical section, an expanded diameter section, and a straight body section was formed in each case, and the diameter of the straight body section was controlled to 1000 mm or more, making it possible to control the orientation by biaxial stretching.
  • Comparative Examples 1 and 2 in which only one heating zone was used, the solidified bubble drooped, the film was not stretched well, and wrinkles formed on the film surface.
  • Comparative Example 3 in which the bubble was not heated by a heating means, the drooping bubble came into contact with the air ring, and the film could not be taken up.
  • thermoplastic resins when thermoplastic resins are inflation-molded, wrinkle-free films can be produced even with large bubbles, and orientation control by biaxial stretching is possible, thereby improving film productivity.
  • Extrusion means (extruder) Reference Signs List 2 Annular die 2a Die lip 2b Blowing port 3 Bubble 4 Guide plate 5 Pinch roll 6 Winding device 7 Air ring 8 Heating means 10 Blown film manufacturing device 11 Blown film device 12 Take-up device 80 Heat generating member 81 Heat dissipation member 82 Heat generating element 83 Heat insulating material 84, 85 Heater 86 Heat reflecting plate

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Abstract

環状のダイ（２）から熱可塑性樹脂を溶融押出しする押出手段（１）と、押出されたチューブ状の溶融体の内部に気体を供給し、バブルを形成する通風手段（２ｂ）と、前記バブルに外側からエアを吹き付けるエアリング（７）と、前記バブルをシート状に折りたたみながら引き取る引取装置（１２）と折りたたまれたフィルムを巻取る巻取装置（６）とを備えるインフレーションフィルム製造装置（１０）であって、バブル形成領域の外周側に、前記エアリングより上の位置から所定の高さ位置まで配置された加熱手段（８）を備え、高さ方向において、少なくとも二段の区画に分割して温度制御を行う、インフレーションフィルム製造装置（１０）。

Description

インフレーションフィルムの製造装置 関連出願
　本願は２０２２年１０月６日出願の特願２０２２－１６１７８１号の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本出願の一部をなすものとして引用する。
　本発明は、インフレーション成形により熱可塑性樹脂からなるフィルムを製造する装置（以下、インフレーションフィルム製造装置という）に関し、大径のバブルを形成して広幅のフィルムを形成しても、所望の二軸延伸が可能となる装置に関する。
　インフレーション成形では、環状のダイ（ダイス）から押し出されたチューブ状のフィルムにエアを吹き込んでバブルを形成し、所定の高さ位置（フロストライン）で固化したフィルムを引き取ることによってフィルムが形成される。こうして形成されるインフレーションフィルムは、膨張と、引き取りにより二方向に延伸され、二軸延伸フィルムとなるので、分子配向を等方的に制御したフィルムの生産に用いることができる。
　インフレーションフィルムの物性を制御するためには、バブルの形状を制御することが重要となる。そのため、押し出された環状フィルムの冷却や、保温を目的とする装置が各種提案されている。
　例えば特許文献１（特開平５－２８６０３２号公報）は、熱可塑性樹脂を環状スリットを有するダイスから押出し、内圧で膨張させて冷却固化後に連続的に巻き取るインフレーションフィルム成形装置において、ダイスとダイスから押し出された溶融樹脂バブルが急激に膨張する位置の間に該バブルの周囲からその表面を加熱するための手段を設けたことを特徴とするインフレーションフィルム成形装置を記載している。
　特許文献２（特開２００７－３３１１１５号公報）は、熱可塑性樹脂を押出すための環状ダイを備えた押出機、押し出されたバブルを保温する保温部材、保温したバブルを冷却するエアリング装置、冷却されたチューブ状フィルムを巻き取るための巻取り装置からなるインフレーションフィルムの製造装置であって、前記保温部材が、円筒状であって、両開口部の直径よりも胴部の直径が大きいことを特徴とするインフレーションフィルムの製造装置を記載しており、保温部材の内部に赤外線ヒータを備えてもよいことを記載している。
　特許文献３（特開２０１８－９０７２３号公報）は、ポリプロピレン系シーラントフィルムの製造方法に関し、ダイスから吐出する樹脂バブルの外側をその基部からフロストラインの上まで覆う保温筒が設けられた上向き空冷式インフレーション成膜機で成膜する製造方法を記載している。
　インフレーション成形は、比較的融点の高い樹脂フィルムの製造にも使用されており、熱可塑性液晶ポリマーの場合には、インフレーション成形による二軸延伸によって、分子配向度を等方的に制御する装置・方法が研究されている。例えば、特許文献４（特許第４６３２５５８号明細書）では、インフレーション成膜装置にバブルの横延伸倍率の変化量を測定するバブル径測定装置と、フィルムの分子配向度を測定する分子配向度測定装置と、測定されるバブルの横延伸倍率と分子配向度に基づきバブル内へのエアーの供給を調整してバブル径を制御するレギュレータを備えたことを特徴とするインフレーション成膜装置が記載さている。
特開平５－２８６０３２号公報 特開２００７－３３１１１５号公報 特開２０１８－９０７２３号公報 特許第４６３２５５８号明細書
　特許文献４に記載のように、インフレーション成形による二軸延伸によって、熱可塑性液晶ポリマー等の分子の配向性を制御することが検討されている。この場合、生産性を向上するためにバブルを大径化した場合、フロストラインの位置も高くする必要があるが、大径のバブルでは、冷却したバブルが垂れ下がり、所望の二軸延伸状態とはならない問題があった。
　特許文献１は、ダイスとバブルが急激に膨張する位置（ネック）の間に設けた加熱手段によりバブル表面を加熱し、メルトフラクチャーを緩和することを記載しており、特許文献２では、環状ダイとエアリング装置との間に保温部材を配置することを記載しているが、これらの技術は、比較的低温で溶融するポリエチレン等からなるフィルムの透明性を向上することを目的としており、大径のバブルを形成する際の問題は考慮されていない。特許文献３は、保温筒の設置によってバブル形状を制御することを記載し、保温筒の材質としては透明プラスチックを用いることが好ましいとしているが、大径のバブルを形成する場合、単に断熱材で囲って保温するだけでは、所望のバブル形状を得ることは難しい。
　本発明は、大口径のダイから熱可塑性樹脂を押し出して大径のバブルを形成した場合であっても、バブルの垂れ下がりを防ぎ、フィルムの二軸延伸を行い得るインフレーションフィルムの製造装置を提供することを目的とする。
　本発明のインフレーションフィルム製造装置は、以下の態様を含んでもよい。
第１の態様に係るインフレーションフィルム製造装置は、環状のダイを備え、前記ダイから熱可塑性樹脂を溶融押出しする押出手段と、
　前記環状のダイから押出されたチューブ状の溶融体の内部に気体を供給し、前記溶融体を冷却しながら膨張させてバブルを形成する通風手段と、前記バブルに外側からエアを吹き付けるエアリングを有する、インフレーション装置と、
　前記バブルをシート状に折りたたみながら引き取る引取装置と、
　前記引取装置により形成される折りたたまれたフィルムを巻取る巻取装置と
　を備えるインフレーションフィルム製造装置において、
　バブル形成領域の外周側に、前記エアリングより上の位置から所定の高さ位置まで配置された加熱手段を備え、
　前記加熱手段は、高さ方向において、少なくとも二段の区画に分割して温度制御を行うことを特徴とするインフレーションフィルムの製造装置である。
　第２の態様では、上記第１の態様に係るインフレーションフィルムの製造装置において、前記加熱手段は、高さ方向において、前記バブルのフロストラインのレベルを前記加熱手段の最上段の区画の上端と下端の間の位置に制御するよう構成されていることが好ましい。
　第３の態様では、上記第１または第２の態様に係るインフレーションフィルムの製造装置において、前記加熱手段には、複数の発熱部材が異なる上下位置に配置されており、各発熱部材は、略軸対称の横断面形状を有し、各発熱部材の温度制御がそれぞれ独立して行われる装置であってもよい。
　第４の態様では、上記第３の態様に係るインフレーションフィルムの製造装置において、前記発熱部材は、板状の放熱体、該放熱体の外面側に設置されたシート状の発熱体を備えるものであってもよい。
あるいは、第５の態様として、上記第３の態様に係るインフレーションフィルムの製造装置において、前記発熱部材は、板状の断熱材と、該断熱材の内面側に設置された発熱体を備えることを特徴とする、装置であってもよい。
　第６の態様では、上記第１から第５の態様に係るインフレーションフィルムの製造装置は、前記ダイの出口から、前記加熱手段の上端までの５０～１００％の高さに、フロストライン高さを制御する装置であってもよい。
　第７の態様では、上記第１から第６の態様に係るインフレーションフィルムの製造装置において、前記エアリングは、前記環状のダイの近傍に設置されており、フロストライン高さまでの溶融バブルのうち、高さ方向で９０～９９％の部分を、加熱手段の下端から上端までの間に形成する装置であってもよい。
　本発明によれば、大径のダイから溶融した熱可塑性樹脂を押し出し、インフレーションフィルムを形成する場合においても、バブルが下方に垂れさがることなく、二軸延伸されたフィルムを形成することができる。
本発明の一実施形態にかかるインフレーションフィルム製造装置の基本的構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態にかかるインフレーションフィルム製造装置の、加熱手段付近の構成を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態にかかるインフレーションフィルム製造装置の、加熱手段の構成の一例を示す模式断面図である。 図３に示す装置において、ＩＶ－ＩＶで示した面における、模式断面図である。 本発明のインフレーションフィルム製造装置の加熱手段が備える発熱部材の、構成の一例を示す上面図である。 本発明のインフレーションフィルム製造装置の加熱手段が備える発熱部材の、構成の一例を示す上面図である。 本発明のインフレーションフィルム製造装置の加熱手段が備える発熱部材の、構成の一例を示す上面図である。 本発明のインフレーションフィルム製造装置の加熱手段が備える発熱部材の、構成の一例を示す上面図である。
　以下、本発明を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的な概略図であり、各部の寸法比が実際の装置における寸法比を限定するものではない。異なる図面において、同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　図１は、インフレーションフィルム製造装置１０の基本的構成を説明するための概略側面図である。インフレーションフィルム製造装置１０は、熱可塑性樹脂を溶融押出しする押出手段（押出機）１を備え、押出手段の押し出し口には、環状のダイ２が設置されている。ダイ２から押し出された溶融樹脂には、通風手段（図示せず）から空気が吹き込まれてバブル３を形成し、固化したバブル３は、必要に応じ設置されるガイド板４で押しつぶされた後、ピンチロール５を通過し、１以上のロールＲで搬送され、巻取装置（巻取手段）６で巻き取られる。本発明のインフレーションフィルム製造装置１０では、押出しダイ２より上の部分に、バブル３に外周からエアを吹き付けるエアリング７と、バブル３を加熱する加熱手段８とを備えており、通風手段（図示せず）とダイ２を有する押出手段１が熱可塑性樹脂のバブル３を形成するインフレーション装置１１を構成する。なお図１では、引取装置（引取手段）１２として、ガイド板４、ピンチロール５、および３個のロールＲを備える構成を示しているが、ロールＲの個数や配置、ガイド板の有無等については適宜変更が可能である。加熱手段８は、エアリング７より上の、エアリング近傍の位置から所定の高さ位置まで配置されている。加熱手段８の下端は、エアリング７の上面に接していてもよいが、エアリング７上面から、離間した位置に配置されていてもよい。その場合、エアリング７と加熱手段８の間に断熱材（図示せず）を配置してもよい。
　図２は、インフレーションフィルム製造装置１０のダイ２近傍の構成を説明するための概略断面図である。溶融した熱可塑性樹脂は、環状ダイ２の環状のダイリップ（ギャプ）２ａから押し出され、その間にエア吹き込み口２ｂ（通風手段）からエアが吹き込まれて、円筒状のバブル３を形成する。ダイリップ２ａ（直径Ｄ）から一定の高さｈｃまでは、溶融樹脂フィルムがシリンダー状部３ａを形成するが、その後、吹き込まれたエアによって膨張し、拡径部３ｂで半径を拡大しながら冷却して、フロストラインＦの高さｈｆで固化し、その上の直胴部３ｃでは、円筒状の固相フィルムを形成する。
　本実施形態では、ダイ２からの出口近傍の高さに、エアリング７が設置されて、空冷のために、シリンダー状部３ａの基部にエアを吹き付けており、加熱手段８は、エアリング７の上に設置されている。加熱手段８は、少なくとも二段、本実施形態では、下段の第１加熱区画Ｉと、上段の第２加熱区画IIに分かれ、それぞれ異なる温度でバブル３を加熱している。シリンダー状部３ａと拡径部３ｂの下部を加熱する第１加熱区画Ｉは、熱可塑性樹脂の融点より２０～６０℃低い温度、拡径部３ｂの上部からフロストラインの上までを加熱する第２加熱区画IIは、熱可塑性樹脂の融点の４０～１００℃低い温度程度で、バブル３を加熱することが好ましい。図２では、第１加熱区画Iと第２加熱区画IIをほぼ同じサイズとしているが、2つの加熱区画の高さ方向および／または径方向のサイズは異なっていてもよい。図示しないが、加熱手段８を三以上の区画にわけて、バブル３の加熱を行ってもよい。バブルの加熱は、下段の区画から上段の区画へ、加熱温度を下げながら行うことが好ましい。加熱手段８は、該加熱手段８が取り囲む領域内にシリンダー状部３ａ、拡径部３ｂ、および直胴部３ｃの一部が収まるように、バブルを形成するものであり、ダイ２の出口レベルから加熱手段８の上端までの高さｈｔの５０～１００％、好ましくは６０～９５％の高さに、フロストライン高さｈｆを制御することが好ましい。また、フロストライン高さｈｆまでの溶融状態にあるバブル３のうち、高さ方向で９０～９９％、好ましくは９３～９７％の部分が、加熱手段８の下端８ａの高さから上端８ｂの高さまでの間に形成されることが好ましい。すなわち、溶融状態にあるバブル３のうち、高さ方向において加熱される部分の長さｈｍと、フロストライン高さの比ｈｍ／ｈｆが、上記の割合となることが好ましい。
　図３は、本発明の一実施形態に係るインフレーションフィルム製造装置１の加熱手段８の構成の一例を説明するための部分断面図である。この例では、加熱手段８は、吹き込み口２ｂを通る中心軸Cに対し、異なる内寸で、軸対称に配置された第１の発熱部材８０ａ、第２の発熱部材８０ｂ、および第３の発熱部材８０ｃを備えている。本実施形態では、各発熱部材は、内面側の放熱部材８１ａ～８１ｃと、放熱部材の外側に配置された発熱体８２ａ～８２ｄを備えている。各発熱体８２ａ～８２ｄは、電源（図示せず）および温度コントローラ（図示せず）に接続されている。第３の発熱部材８０ｃは、放熱部材８１ｃの外側下部に発熱体８２ｃが配置され、その上部に発熱体８２ｄが配置されている。各発熱体８２ａ～８２ｄは、それぞれ異なる温度で発熱してもよいが、例えば、発熱体８２ａ～８２ｃが同じ温度で発熱させて第１加熱区画Ｉを形成し、発熱体８２ｄをそれより低い温度で発熱させて第２加熱区画IIを形成してもよい。なお、加熱区画は二段に制限はされず、三段以上の加熱区画において異なる温度で加熱してもよい。
　図４は、図３にIV-IVで示す部分における、加熱手段８の第１発熱部材８０ａの横断面図である。発熱部材８０ａは、バブル３の周囲をなるべく均等に加熱するため、軸対称の配置をとることが好ましい。図４に示す例では、発熱部材８０ａは、円形の放熱部材８１ａと、その外側に配置された、発熱体８２ａとからなり、発熱体８２ａは、温度コントローラ（図示せず）を介して電源（図示せず）に接続されている。放熱部材８１ａは、鉄板等の金属板であってもよく、図の例では放熱面となる内面が略円形の横断面形状を有する。発熱体８２ａは、電熱線を面状に配線したものであってもよいが、鋳込ヒータや高耐熱仕様のラバーヒータ等の面状ヒータであることが好ましい。図３に示す実施形態において、第２発熱部材８０ｂ、第３発熱部材８０ｃも（内径は異なるが）同様の断面形状をとることができる。
　なお加熱手段８が備える発熱部材の構成は、上で説明したものに限定されず、バブルの外周をほぼ均等に加熱し得るかぎりにおいて、各種の変形例を採用することができる。その一部の例の概略上面図を図５Ａ～５Ｃに示す。
　図５Ａに示すように、発熱部材８０は、軸対称の多角形の形状をとるものであってもよい。多角形の辺の数は６以上であることが好ましい。図５Ａでは、発熱部材は、断面六角形となる放熱部材８１と、その外面に配置された面状の発熱体８２から構成されている。図５Ｂに示す例では、発熱部材８０は、軸対称の形状（図では円形）を有する断熱部材８３の内面側に、発熱体８２が配置されている。
　図５Ｃに示すように、発熱部材８０は、軸対称の形状（この例では円筒状）を有するカーボンヒータ８４などによって形成されていてもよい。あるいは図５Ｄに示すように、セラミックヒータ等の柱状ヒータ８５を軸対称に配置し、その外周側に熱反射板８６を配置してもよい。なお、上記に例示した構成に限らず、バブルの周囲をほぼ均等に加熱しえる手段であれば、本発明の加熱手段の構成に用いることができる。
　本発明における装置のサイズに特に限定はないが、本発明は、直径Ｄ（図２参照。ここでは、円環状のギャップの内径と外径の平均とする。）が例えば９０ｍｍ以上の口径のダイリップから押し出した溶融樹脂を二軸延伸してフィルム化する上で有用である。例えば、本発明によれば、フロストラインＦにおけるバブルの直径が１０００ｍｍ以上のフィルムを製造することもできる。ダイリップの直径およびバブルの直径に特に制限はないが、現実的な装置設計を考慮すれば、それぞれ５００ｍｍ、３０００ｍｍ程度が上限である。
　上記の説明では、環状のダイから一層のフィルムを押し出す例について説明したが、多層押出装置を用い、多層フィルムを形成する際にも、上記発明を適用することができる。また、加熱手段でバブルを加熱する構成を阻害しないかぎり、図１で説明したインフレーションフィルム製造装置の装置構成に種々の変更を加えてもよい。
　本発明の装置を用いてインフレーションフィルムを形成される熱可塑性樹脂は特に制限されず、熱可塑性液晶ポリマーを構成する芳香族液晶ポリエステル樹脂の他、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、ポリカーボネート、ビニル系樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなど）を例示できる。
　装置構成が図１に示す形となる装置を使用し、融点の異なる熱可塑性樹脂（熱可塑性液晶ポリマー）について、インフレーションフィルムを作製した。その際、実施例１、２では、図２に模式的に示す装置を使用し、２段階の温度制御を行った。実施例３では、３段の温度制御を行い、比較例１，２では１段の温度制御を行った。比較例３では、加熱手段８による温度制御は行わなかった。ダイ直径は、２００ｍｍの物を使用した。各実施例と比較例の条件を下記に示す。表でｈｆ/ｈｔは、フロストライン高さｈｆと、加熱手段８の上端までの高さｈｔの比であり、ｈｍ/ｈｆは、フロストライン高さｈｆと、溶融バブルの加熱領域の長さ（高さ方向の長さ）ｈｍの比である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本発明に従って、加熱区画を２段または３段に制御した実施例１、２、３では、いずれの場合も、シリンダー状部、拡径部、直胴部からなるバブルが形成され、直胴部の直径を１０００ｍｍ以上に制御した上で、二軸延伸による配向性の制御が可能であったが、加熱区画を１段のみとした比較例１、２では固化したバブルのたれおちが生じ、フィルムは良好に延伸されず、フィルム表面にもしわを生じた。加熱手段によるバブルの加熱を行わなかった比較例３では、たれおちたバブルがエアリングに接触してしまい、フィルムの引き取りに失敗した。
　本発明によれば、熱可塑性樹脂をインフレーション成形する場合において、大径のバブルでもしわのないフィルムを製造でき、二軸延伸による配向制御が可能となるので、フィルムの生産性を高めることができる。
　以上のとおり、本発明の好適な実施例を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
１　　押出手段（押出機）
２　　環状ダイ
２ａ　ダイリップ
２ｂ　吹き込み口
３　　バブル
４　　ガイド板
５　　ピンチロール
６　　巻取装置
７　　エアリング
８　　加熱手段
１０　インフレーションフィルム製造装置
１１　インフレーション装置
１２　引取装置
８０　発熱部材
８１　放熱部材
８２　発熱体
８３　断熱材
８４、８５　ヒータ
８６　熱反射板

Claims (7)

  1. 　環状のダイを備え、前記ダイから熱可塑性樹脂を溶融押出しする押出手段と、
    　前記環状のダイから押出されたチューブ状の溶融体の内部に気体を供給し、前記溶融体を冷却しながら膨張させてバブルを形成する通風手段と、前記バブルに外側からエアを吹き付けるエアリングを有する、インフレーション装置と、
    　前記バブルをシート状に折りたたみながら引き取る引取装置と、
    　前記引取装置により形成される折りたたまれたフィルムを巻取る巻取装置と
    　を備えるインフレーションフィルム製造装置において、
    　バブル形成領域の外周側に、前記エアリングより上の位置から所定の高さ位置まで配置された加熱手段を備え、
    　前記加熱手段は、高さ方向において、少なくとも二段の区画に分割して温度制御を行うことを特徴とするインフレーションフィルムの製造装置。
  2. 　請求項１に記載のインフレーションフィルムの製造装置において、前記加熱手段が、高さ方向において、前記バブルのフロストラインのレベルを該加熱手段の最上段の区画の上端と下端の間の位置に制御するよう構成されている、インフレーションフィルムの製造装置。
  3. 　請求項１または２に記載のインフレーションフィルムの製造装置において、前記加熱手段には、複数の発熱部材が異なる上下位置に配置されており、各発熱部材は、略軸対称の横断面形状を有し、各発熱部材の温度制御がそれぞれ独立して行われる装置。
  4. 　請求項３に記載のインフレーションフィルムの製造装置において、前記発熱部材は、板状の放熱体と、該放熱体の外面側に設置されたシート状の発熱体とを備えることを特徴とする、装置。
  5. 　請求項３に記載のインフレーションフィルムの製造装置において、前記発熱部材は、板状の断熱材と、該断熱材の内面側に設置された発熱体とを備えることを特徴とする、装置。
  6. 　請求項１または２に記載のインフレーションフィルムの製造装置において、前記ダイの出口から、前記加熱手段の上端までの高さの５０～１００％の高さに、フロストライン高さを制御する装置。
  7. 　請求項１または２に記載のインフレーションフィルムの製造装置において、前記エアリングは、前記環状のダイの近傍に設置されており、フロストライン高さまでの溶融バブルのうち、高さ方向で９０～９９％の部分を、加熱手段の下端から上端までの間に形成する装置。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56118829A (en) * 1980-02-25 1981-09-18 Mitsui Toatsu Chem Inc Manufacture of foamed polystyrene sheet
JP2005161555A (ja) * 2003-11-28 2005-06-23 Canon Inc 中間転写ベルト及び転写搬送ベルトの製造方法
JP2007021982A (ja) * 2005-07-20 2007-02-01 Canon Inc シームレスベルト用シームレスチューブの製造方法
WO2014178378A1 (ja) * 2013-05-02 2014-11-06 株式会社クレハ 熱収縮性多層フィルム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56118829A (en) * 1980-02-25 1981-09-18 Mitsui Toatsu Chem Inc Manufacture of foamed polystyrene sheet
JP2005161555A (ja) * 2003-11-28 2005-06-23 Canon Inc 中間転写ベルト及び転写搬送ベルトの製造方法
JP2007021982A (ja) * 2005-07-20 2007-02-01 Canon Inc シームレスベルト用シームレスチューブの製造方法
WO2014178378A1 (ja) * 2013-05-02 2014-11-06 株式会社クレハ 熱収縮性多層フィルム

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