シート押出成形機およびシート押出製造方法
【課題】シート製造条件の吐出が押出機の仕様範囲外である場合でも安定して押出機を運転しシート製造が可能なシート押出成形機およびシート押出製造方法を提供する。
【解決手段】シート製造条件の吐出が押出機の仕様範囲外である場合に、押出機の安定に必要なポリマー流量確保し、そのポリマー流量をシート製造に必要な分１３と排出分１４とに分け、吐出することで安定して押出機を運転しシート製造を可能とする。
【解決手段】シート製造条件の吐出が押出機の仕様範囲外である場合に、押出機の安定に必要なポリマー流量確保し、そのポリマー流量をシート製造に必要な分１３と排出分１４とに分け、吐出することで安定して押出機を運転しシート製造を可能とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート押出成形機およびシート押出製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、アクリル系樹脂等を用いて製造されるシートは、一般的に図７に示すような工程により製造されている。
【０００３】
図７は、シート押出成形機の一例を示す概略図である。
【０００４】
図７において、シート押出成形機３０は、ポリマーの流れ方向における上流側から順に、押出機１、ギアポンプ２、フィルター３、口金４、冷却ロール５、延伸装置６、ワインダー７が配置されている。また、延伸装置６とワインダー７との間には、厚み計８が設置され、厚み制御器９が、厚み計８と口金４とに電気的に接続されている。
【０００５】
上記装置において、原料となるポリマーは押出機１に供給され、溶融された後、ギアポンプ２へ押し出される。ギアポンプ２は吐出量（送出量）を一定にする機能を有しており、一定量吐出されたポリマーは、フィルター３を通じて異物等が除去され、次いで口金４へ供給される。口金４には所定の間隙を有するスリットが設けられており、このスリットからポリマーがシート状に押し出され、回転する冷却ロール５上にて冷却・固化された後、固化シート１０を得る。この固化シート１０は、引き続き延伸装置６により延伸され、ワインダー７によりシートとして巻き取られる。その際、厚み計８により、シートの幅方向（紙面に直交する方向）における厚みが測定され、得られた厚みデータをもとに厚み制御器９により口金４のスリット間隙が調整され、一定範囲内の厚みを有する（厚みのバラツキが小さい）製品シートが得られる。
【０００６】
一般的に、シート押出成形機は所定の範囲の品種や厚みを製造できるように、例えば、ポリエチレン、厚み５０μの未延伸シート、ポリプロピレン、厚み１５μの２軸延伸シートなど、使用するポリマーの特性に応じて設計される。しかしながらシート製造事業を長年継続して行く中で、新製品開発や事業の切り替わりなど機会は頻繁にあり、その際新規に設備投資して新たに専用機を設ける場合もあるが、費用削減や工期短縮のために、既存設備を新規のポリマーや厚みの品種に転用しようとすることは、ごく一般的に実施していることである。
【０００７】
本発明者らの知見によれば、この既設設備を新規品種に現在のままの仕様で使うことができれば良いが、多くの場合は仕様範囲が合わないために機械の改造が必要なケースがしばしばあった。その中でも特に押出機はポリマーの吐出量の範囲が合致しないことがあり、必要に応じてスクリューを再設計、再製作して対応することがあった。
【０００８】
しかしながら、スクリューの改造は時間が数ヶ月単位でかかり、費用ともに負担が大きいため、変更要件において新規品種に対し吐出量が多い場合には、無改造で条件的に回転数、すなわち吐出量を下げるだけで転用するケースがしばしばあった。一見、このような運用でも問題なく適用できるように見えるが、実際にはスクリューの回転が不安定になり、吐出変動が発生し、シートの吐出方向や巾方向の厚みムラになることがあった。また、厚み調整をしようとしても、吐出変動により現在の厚みが定まらずに、調整もできないという不具合もあった。さらには、スクリュー回転の変動に伴い、ポリマーの溶融が不安定になり未溶融物の流出や、粒子含有や複成分系のポリマーでは混練性不良を引き起こすことがあり、製膜が安定しないことが問題となっていた。
【０００９】
一般的に単軸の押出機はポリマー吐出量とスクリュー回転数は比例関係にあり、安定運転のためにスクリュー回転を上げようとすると必然的にポリマー吐出量まで増えてしまう弊害があった。先行技術文献１にはフィルターハウジングの底部においてポリマーを排出する構造が記載されている。元々この発明はハウジング内における長期滞留部のポリマーを排出し、製品シートへのポリマー滞留劣化物の混入を低減するのが目的であるが、同様の構造を取ることで、押出機安定に必要なポリマー流量をシート製造に必要な分と排出分とに分けることができる。しかしながら、フィルターハウジングの底部でポリマーを排出することによりハウジング内部のポリマーの流量分布が不安定になり、フィルター濾過寿命の低減につながることや、フィルター内部の圧力変動などにより、かえって吐出変動の発生に影響したりすることがあり、また、滞留劣化物がシート側への流出につながることがあった。さらには特許文献１の［００１７］段落にポリマーのパージ率（排出率）が０．１〜１０％が好ましく、より好ましくは０．２〜５％と記載があるが、押出機の選定によっては５０％以上排出せざるを得ないこともあり、その場合フィルターに排出口があると、先述のとおり安定しないことが多かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−２８４８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、シート製造条件の吐出が押出機の仕様範囲外である場合に、押出機の安定に必要なポリマー流量確保し、そのポリマー流量をシート製造に必要な分と排出分とに分け、安定して押出機を運転しシート製造が可能なシート押出成形機およびシート押出製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、熱可塑性ポリマーを加熱、溶融させて吐出する押出機と、溶融したポリマーをシート状に拡幅する口金と、前記押出機および前記口金をつなぎ、前記溶融ポリマーを輸送させるためのポリマー輸送管とを備えたシート押出成形機において、前記ポリマー輸送管に、前記押出機から輸送される前記溶融ポリマーを前記口金の方向に導く流路と前記溶融ポリマーを系外に排出する方向に導く流路との二経路を備えたことを特徴とする、シート押出成形機を提供する。
【００１３】
また、熱可塑性ポリマーを加熱、溶融させて吐出する押出機と、溶融したポリマーをシート状に拡幅する口金と、前記押出機および前記口金をつなぎ、前記溶融ポリマーを輸送させるためのポリマー輸送管とを備えたシート押出成形機において、前記ポリマー輸送管に、管壁を流れる前記溶融ポリマーと管中心を流れる前記溶融ポリマーを分流する分流器を備え、前記分流器で分流した管壁を流れる前記溶融ポリマーを系外に排出する流路を備えたことを特徴とする、シート押出成形機も好ましい形態である。
【００１４】
さらに、熱可塑性ポリマーを加熱、溶融させて吐出する押出機を少なくとも２つ以上備え、２つの押出機から流れるポリマーを合流させるフィードブロックと、溶融したポリマーをシート状に拡幅する口金と、前記押出機、前記フィードブロックおよび前記口金をつなぎ、前記溶融ポリマーを輸送させるためのポリマー輸送管とを備えたシート押出成形機において、前記ポリマー輸送管に、前記押出機から輸送される前記溶融ポリマーを前記口金の方向に導く流路と前記溶融ポリマーを系外に排出する方向に導く流路の分岐路を備え、前記分岐路から排出した前記溶融ポリマーを少なくとも一つの押出機に再度戻す流路を備えたことを特徴とする、シート押出成形機も提供する。
【００１５】
また、前述のいずれかに記載のポリマー流路で構成したシート押出成形機において、前記押出機の吐出口に流路管径を狭める絞り管または圧力を調整可能なバルブを備えたことを特徴とする、シート押出成形機も好ましく、
さらに前述のいずれかに記載のシート押出成形機を用い、シートを製造することを特徴とするシート押出製造方法も提供する。
【００１６】
本発明において、系外とは、押出機から口金までつながるシート押出成形機の外であり、系外に排出とはポリマーを口金以外の場所から吐出させることをいう。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、以下に示すとおり、押出機からのポリマーをシート製造に必要な分と排出分とに分けることで、シート製造条件の吐出が押出機単体の仕様範囲外である場合でも安定して押出機を運転しシート製造ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態を示す、ポリマーを系外に排出する流路を備えたシート押出成形機の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す、分流器と分流器に排出流路を備えたシート押出成形機の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す、排出したポリマーを再度押出機に戻す流路を備えたシート押出成形機の概略構成図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す、排出したポリマーを再度押出機に戻す流路を備えたシート押出成形機の概略構成図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す、排出流路と絞り管を備えたシート押出成形機の概略構成図である。
【図６】本発明の一実施形態を示す、排出流路と圧力調整バルブを備えたシート押出成形機の概略構成図である。
【図７】一般的なシート押出成形機の概略構成図である。
【図８】一般的なフィードブロックの内部流路を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の最良の実施形態の例を、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態を示すものであって、ポリマーを系外に排出する流路を設けたシート押出成形機の概略図である。ここで１１ａは押出機、１５は口金であり、その間をポリマー輸送管がつないでいる。ポリマー輸送管において１２ａはポリマー流れを２方向に分ける分岐路であり、ポリマーを口金方向に導く流路１３と系外に排出流路の１４を設けている。口金１５以降の冷却ロール５や延伸装置６、ワインダー７などは図７の構成と同様である。
【００２１】
図１の構成で押出機１１ａを運転すると、押出機１１ａから吐出されたポリマーは口金１５方向と系外に分けられることになる。こうすることで、押出機１１ａの吐出範囲よりも低い吐出量でシートを製造したい場合でも、見かけの吐出を増やすことができるので押出機１１ａを安定して運転できるようになり、好ましい形態となる。
【００２２】
分離されるポリマーの量は口金方向に導く流路１３と系外に排出する流路１４の圧損バランスによって決まるので、必要な分離量に応じてポリマー輸送管の径や長さを決めるのが良いが、長さなどは、一般的には設備を設置する建物の大きさなどで制限されることが多く、それによって口金方向への圧損が大きくなるため、系外に排出する流路１４側の圧力を調整することが好ましい。その際ポリマー輸送管径や長さを変えても良いし、図示はしていないが、ポリマーを系外に排出する流路１４の出口近傍に圧力を調整するバルブを設けても良い。
【００２３】
分岐路１２ａは内部で滞留部が発生しないよう流路を鋭角に分岐せずに滑らかにするのが良い。また分岐路１２ａの位置は押出機１１ａと口金１５の間のどの位置においても良いが、冷却ロール５や押出機１１ａと位置的に干渉しない場所で、作業しやすい場所に設置するのが好ましい。図１には押出機１１ａと口金１５の間にフィルターの図示はしていないが、フィルターを設置する場合も、その位置関係はいかようにも設定できる。
【００２４】
図２は、本発明の一実施形態を示すものであって、分流器によって管壁のポリマーを系外に排出する流路を設けたシート押出成形機の概略図である。ここで１１ａは押出機、１５は口金であり、その間をポリマー輸送管がつないでいる。ポリマー輸送管において１６は管の断面方向において、管壁を流れるポリマーと管中心を流れるポリマーを分流する分流器であり、管中央のポリマーを口金方向に導く流路１３と、管壁のポリマーを系外に排出する流路の１４を設けている。口金１５以降の冷却ロール５や延伸装置６、ワインダー７などは図７の構成と同様である。
【００２５】
図２の構成も図１同様、押出機１１ａの吐出範囲よりも低い吐出量でシートを製造したい場合でも、見かけの吐出を増やすことができるので押出機１１ａを安定して運転できるようになり、好ましい形態となる。
【００２６】
さらに図２の場合、管壁を流れてきたポリマーを排出する構成であるが、一般的に管壁はポリマーの流速が遅く、系内の滞留時間が長くなるために、ポリマーの種類と吐出量、管の径、長さの条件によっては酸化劣化、熱劣化することがあり、この劣化したポリマーを系外に排出できるので、シートの表面欠点などの品質上も良くなり、吐出安定化とあわせて、より好ましい形態となる。
【００２７】
さらに、従来、この分流器１６で分流された管壁のポリマーは、口金１５の巾方向端部に相当する位置に流れるようにしており、管壁の劣化したポリマーが製品部に入らないように構成していたが、分離する量が多い場合、シート端部の劣化ポリマー混入部の巾が広くなるため製品として採用できる巾が狭くなることがあったが、図２の構成とすることで、相対的に劣化したポリマーは系外に排出し、相対的にきれいなポリマーを口金に流すことがきできるようになり、従来の分流器単体を使用する場合よりも好ましい形態となる。
【００２８】
図２の構成も図１同様に、分離されるポリマーの量は口金方向に導く流路１３と系外に排出する流路１４の圧損バランスによって決まるので、必要な分離量に応じてポリマー輸送管の径や長さを決めるのが良いが、長さなどは、一般的には設備を設置する建物の大きさなどで制限されることが多く、それによって口金方向への圧損が大きくなるため、系外に排出する流路１４側の圧力を調整することが好ましい。その際ポリマー輸送管径や長さを変えても良いし、図示はしていないが、ポリマーを系外に排出する流路１４の出口近傍に圧力を調整するバルブを設けても良い。
【００２９】
分流器１６も内部で滞留部が発生しないようにするのが好ましい。また分流器１６の位置は押出機１１ａと口金１５の間のどの位置においても良いが、冷却ロール５や押出機１１ａと位置的に干渉しない場所で、作業しやすい場所に設置し、なおかつ、口金１５の直前に設置するのが好ましい。口金１５直前に設置することで、ポリマー輸送管壁近傍の劣化したポリマーがシートに混入する割合を低減できるために、好ましい形態となる。
【００３０】
図１、２の構成共にシート押出成形機の系外にポリマーが排出されるが、排出されたポリマーは廃棄処分しても良いし、回収して再度原料投入しても良い。回収する場合は、ブロック塊状で回収したのちクラッシャーにかけてフレーク状のまま利用しても良いし、造粒機などでペレット状にして利用しても良い。また、排出する流路１４の出口にポリマーをストランド状に吐出するダイと冷却設備、切断設備を設置し、直接ペレット化して、再度原料投入しても良い。コストと手間の試算から運用方法を決めることができるが、廃棄するよりも再度原料投入することはポリマー価格が高い場合は有効な手段となるので良い形態となる。
【００３１】
図３、４は、本発明の一実施形態を示すものであって、系外に排出したポリマーを再度押出機に戻す流路を設けたシート押出成形機の概略図である。ここで１１ａは第１の押出機、１１ｂは第２の押出機であり、口金１５とフィードブロック１８を介して接続されている。図８に一般的なフィードブロック１８の内部流路の構造を示す。図８では第１の押出機１１ａから流れてきたポリマーが中層流路２２に流れ、第２の押出機１１ｂから流れてきたポリマーが表層流路２３に流れ、合流部２４で二つの流れが合流することによりフィードブロック１８ではポリマーが厚み方向に積層され、口金内部のマニホールド２５を経て、スリット２６から厚み方向にポリマーが積層されたシートとして押し出される。口金１５以降の冷却ロール５や延伸装置６、ワインダー７などは図７の構成と同様である。
【００３２】
押出機１１ａ、１１ｂとフィードブロック１８の間をポリマー輸送管がつないでいるが、ポリマー輸送管において１２ａはポリマー流れを２方向に分ける分岐路であり、ポリマーを口金方向に導く流路１３と系外に排出流路の１４を設けている。１４を経由したポリマーはギアポンプ１７で押し出され、ポリマーを再度系内に戻す流路２１を流れ、第１の押出機１１ａに戻ってくる。
【００３３】
図４の構成は第２の押出機１１ｂからも同様に分岐し、合流路１２ｂを流れて、再度第１の押出機１１ａに戻ってくる例である。
【００３４】
図３、４の構成でシート製造を行うことで、一旦系外に排出したポリマーを溶融状態で再利用でき、かつ押出機の吐出範囲よりも低い吐出量でシートを製造したい場合でも、見かけの吐出を増やすことができるので押出機を安定して運転できるようになるため、好ましい形態となる。
【００３５】
分離されるポリマーの量は口金方向に導く流路１３と系外に排出する流路１４の先に設けられたギアポンプ１７の能力によって決まるので、必要な分離量に応じてポリマー輸送管の径や長さ、ギアポンプの能力を決めるのが良い。ギアポンプ１７は押出機１１ａに再度ポリマーを戻すだけの昇圧能力を備えているのが良い。
【００３６】
押出機に戻す際、ポリマーを再投入する位置は好ましくはポリマーが溶融している状態の部分、すなわち先端近傍の計量部が良いが、さらに好ましくは計量部手前の可塑化部に戻すのが良い、この位置に戻すことで計量を乱すことがなくなるため、良い形態となる。
【００３７】
また、図３、４では第１の押出機１１ａに戻した例示をしたが、１１ｂの両方に戻しても良い。シートの品質が表面欠点などの基準が高い場合は、図３、４の形態は一部のポリマーが常に循環することになるので、ポリマーの劣化が進行する場合があるが、その際循環する側のポリマーを積層シートの中層に流れるようにすることで、シートの表面欠点や特性劣化などを低減できるため良い形態となる。滑り性や粗さなどシート表面の特性が重要なシートの場合、同種のポリマーを積層構成にし、中層に回収原料を流し、表層に新しい原料を流すことがしばしばあり、これは原料コストを抑えるために有効な手段となる。このような場合にも排出し循環させるポリマーを中層に流すことで同様の効果が得られることになり、好ましい形態となる。
【００３８】
また定期的に運転を止め、循環系のポリマーを清掃することも良い。使用するポリマーの種類にもよるが、好ましくは１週間に一度、さらに好ましくは３日に一度洗浄するのが良い。
【００３９】
また、清掃頻度を少なくするために、ポリマーの劣化速度を遅くするため押出機の原料投入口の酸素濃度を低減させることが好ましく、窒素ガスなどを吹き込むことも良い形態である。
【００４０】
図５、６は、本発明の一実施形態を示すものであって、さらに押出機の安定化を図るために押出機先端の圧力調整手段を設けたシート押出成形機の概略図である。ここで１１ａは押出機、１５は口金であり、その間をポリマー輸送管がつないでいる。ポリマー輸送管において１２ａはポリマー流れを２方向に分ける分岐路であり、ポリマーを口金方向に導く流路１３と系外に排出流路の１４を設けている。押出機１１ａと分岐路１２ａの間に図５の場合は絞り管１９、図６の場合は圧力調整バルブ２０を設置した構成である。口金１５以降の冷却ロール５や延伸装置６、ワインダー７などは図７の構成と同様である。
【００４１】
図５、６の構成では押出機１１ａを運転すると、押出機１１ａから吐出されたポリマーは口金１５方向と系外に分けられることになる。こうすることで、押出機１１ａの吐出範囲よりも低い吐出量でシートを製造したい場合でも、見かけの吐出を増やすことができるので押出機１１ａを安定して運転できるようになり、好ましい形態となる。さらに、吐出量や分離量、分岐路１２ａの位置などによっては、押出機先端の圧力が変動し、吐出変動に影響することもあるが、絞り管１９や圧力調整バルブ２０の効果により押出機先端の圧力を高めることができ、さらに押出機を安定して運転できるようになり、好ましい形態となる。
【００４２】
分離されるポリマーの量は口金方向に導く流路１３と系外に排出する流路１４の圧損バランスによって決まるので、必要な分離量に応じてポリマー輸送管の径や長さを決めるのが良いが、長さなどは、一般的には設備を設置する建物の大きさなどで制限されることが多く、それによって口金方向への圧損が大きくなるため、系外に排出する流路１４側の圧力を調整することが好ましい。その際ポリマー輸送管径や長さを変えても良いし、図示はしていないが、ポリマーを系外に排出する流路１４の出口近傍に圧力を調整するバルブを設けても良い。
【００４３】
運転条件が狭い範囲で決まっている場合は、絞り管１９が滞留部など少ないため運用に好ましいが、多品種に対応するには圧力調整バルブ２０を設けていることが様々な条件に適用しやすく、好ましい形態となる。
【００４４】
これまで説明したいずれの構成の場合も、ポリマーを分離する割合は使用する押出機と製造したいシート仕様、生産量に依存するが、大きい場合は５０％以上、小さい場合は１５％程度が良い。さらに好ましくは分離量を３０％程度にしておくのが運用上好ましい。
【００４５】
以上の好ましい形態は、新規品種に対して現行押出機の吐出が低い場合を事例に示したが、吐出が大きい場合でもポリマーを系外に分離することが良い形態となる場合がある。例えば、シートの製造に必要なポリマー吐出量が２００ｋｇ／ｈｒであり、押出機の最大吐出範囲が１５０ｋｇ／ｈｒの場合、５０ｋｇ／ｈｒ分のポリマーが不足することになるが、押出機のスクリュー回転数を能力範囲以上にあげて対応しようとすれば、押出機の耐久性などによっては可能な場合がある。しかしながら、一般的に高吐出にすることで、ポリマーに強いせん断がかかるため、ポリマーの分子の状態やせん断発熱などにより温度の状態が変わることがあり、その際、強いせん断がかかった部分や温度が高くなりすぎた部分を排出するためにも、一部や管壁のポリマーを系外に流すことは好ましく作用する。
【００４６】
本発明に適用可能なポリマーとしては、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリ乳酸、アクリル系ポリマー、など特に限定されず、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよい。
【００４７】
ポリマーフィルムの構成は、単層構成でもよいし、２層以上の積層構成を有していてもよい。また、延伸工程を採用する場合は、縦延伸と横延伸を順次組み合わせた逐次二軸延伸機を用いて行なってもよいし、縦延伸と横延伸を同時に行なう同時二軸延伸機を用いて行なってもよい。もちろん、延伸工程を経ない未延伸フィルムとしても構わない。
【００４８】
上記した製法により得られるポリマーシートは、例えば、パッケージやラミネートなどの包装用途、デジタルビデオカメラなどの磁気記録媒体用途、ディスプレイなどの光学用途、フレキシブル基板などの半導体用途など各種産業、用途に好適に用いることができる。
【実施例】
【００４９】
［実施例１］
図１に示す構成を有するシート押出成形機を用い、口金以降の冷却ロール、延伸装置、ワインダー等の工程は図７に示す構成でシートの製造を行った。ポリマーはポリエチレンテレフタレートを用い、押出温度は２８０℃とした。シートの製造に必要な吐出量は５００ｋｇ／ｈｒであったが、押出機の吐出範囲は７００ｋｇ／ｈｒ〜２５００ｋｇ／ｈｒの仕様範囲であったため、分岐路１２ａから口金１５方向の総圧損が３．６ＭＰａ、分岐路１２ａから排出流路方向への総圧損が１．４ＭＰａになるように配管径と長さを決定し、押出機の運転は７００ｋｇ／ｈｒの吐出量が出るようにし、系外へ２００ｋｇ／ｈｒ排出するようにした。
【００５０】
口金は巾１８００ｍｍ、スリット間隙２．８ｍｍに設定したＴダイを用い、径が１０００ｍｍの冷却ロールを用い、２０ｍ／分の速度にてシートの製造を１週間実施した。その結果、押出機が使用範囲内に入ったため安定した運転状態が得られ、吐出変動による厚みムラや未溶融物の流出などなく、良好な品質のフィルムが得られた。
【００５１】
系外に排出したポリマーはブロック塊状にして回収した後、クラッシャーにかけ造粒機でペレット化し、後日別の製造機会に適用した。
［実施例２］
図２に示す構成を有するシート押出成形機を用い、口金以降の冷却ロール、延伸装置、ワインダー等の工程は図７に示す構成でシートの製造を行った。ポリマーは低密度ポリエチレンを用い、押出温度は２２０℃とした。シートの製造に必要な吐出量は１００ｋｇ／ｈｒであったが、押出機の吐出範囲は１５０ｋｇ／ｈｒ〜５００ｋｇ／ｈｒの仕様範囲であったため、分流器１６から口金１５方向の総圧損が６．７ＭＰａ、分流器１６から排出流路方向への総圧損が３．３ＭＰａになるように配管径と長さを決定し、押出機の運転は１５０ｋｇ／ｈｒの吐出量が出るようにし、系外へ５０ｋｇ／ｈｒ排出するようにした。分流器は径２５ｍｍの配管径に対し表層３ｍｍの範囲を分流する設計とした。
【００５２】
口金は巾９００ｍｍ、スリット間隙１．５ｍｍに設定したＴダイを用い、径が６００ｍｍの冷却ロールを用い、１２ｍ／分の速度にてシートの製造を５日間実施した。その結果、押出機が使用範囲内に入ったため安定した運転状態が得られ、吐出変動による厚みムラや未溶融物の流出などなく、良好な品質のフィルムが得られた。
【００５３】
系外に排出したポリマーはブロック状の塊として回収し、廃棄した。
［実施例３］
図３に示す構成を有するシート押出成形機を用い、口金以降の冷却ロール、延伸装置、ワインダー等の工程は図７に示す構成でシートの製造を行った。ポリマーはポリプロピレンを用い、押出温度は２３０℃とした。シートの製造に必要な吐出量は２６０ｋｇ／ｈｒであったが、押出機の吐出範囲は３００ｋｇ／ｈｒ〜８００ｋｇ／ｈｒの仕様範囲であったため、押出機の吐出量は３００ｋｇ／ｈｒとし、分岐路１２ａからギアポンプ１７を経て押出機１１ａに戻す量を４０ｋｇ／ｈｒとした。押出機１１ａの原料投入口では窒素ガスを流し、ギアポンプ１７からのポリマーを押出機の可塑化部に戻るようにした。フィードブロック１８は１１ａからのポリマーを中層に、１１ｂからのポリマーを表裏の層に配置する３層構造とし、口金は巾１２００ｍｍ、スリット間隙１．８ｍｍに設定したＴダイを用い、径が１０００ｍｍの冷却ロールを用い、１５ｍ／分の速度にてシートの製造を３日間実施した。その結果、押出機が使用範囲内に入ったため安定した運転状態が得られ、吐出変動による厚みムラや未溶融物の流出などなく、良好な品質のフィルムが得られた。
［実施例４］
図６に示す構成を有するシート押出成形機を用い、口金以降の冷却ロール、延伸装置、ワインダー等の工程は図７に示す構成でシートの製造を行った。ポリマーはポリプロピレンを用い、押出温度は２３０℃とした。シートの製造に必要な吐出量は２６０ｋｇ／ｈｒであったが、押出機の吐出範囲は３００ｋｇ／ｈｒ〜８００ｋｇ／ｈｒの仕様範囲であったため、分岐路１２ａから口金１５方向の総圧損が１０．４ＭＰａ、分岐路１２ａから排出流路方向への総圧損が１．６ＭＰａになるように配管径と長さを決定し、押出機の運転は３００ｋｇ／ｈｒの吐出量が出るようにし、系外へ４０ｋｇ／ｈｒ排出するようにした。押出機１１ａの原料投入口では窒素ガスを流した。口金は巾１０００ｍｍ、スリット間隙１．８ｍｍに設定したＴダイを用い、径が１０００ｍｍの冷却ロールを用い、１５ｍ／分の速度にてシートの製造を３日間実施した。その結果、押出機が使用範囲内に入ったため安定した運転状態が得られ、吐出変動による厚みムラや未溶融物の流出などなく、良好な品質のフィルムが得られた。
［比較例１］
図１に示す分岐路１２ａ、排出方向の流路１４を設けていない構成のシート押出成形機を用い、口金以降の工程は図７に示す構成でシートの製造を行った。実施例１に記載の条件と同様の条件で押し出した結果、押出機の吐出範囲下限７００ｋｇ／ｈｒに対し、５００ｋｇ／ｈｒで運転せざるを得ず、１〜２秒から数分単位の吐出変動が発生し、厚みムラが大きく、安定してシート製造をすることができなかった。またスクリューがスリップするような異音が発生し、シート上に未溶融物が見られた。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、熱可塑性の溶融ポリマーを用いたシート押出成形機装置に応用できるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【符号の説明】
【００５５】
１ 押出機
２ ギアポンプ
３ フィルター
４ 口金
５ 冷却ロール
６ 延伸装置
７ ワインダー
８ 厚み計
９ 厚み制御器
１０ 固化シート
１１ａ第１の押出機
１１ｂ第２の押出機
１２ａ分岐路
１２ｂ合流路
１３ 口金方向に導く流路
１４ 系外に排出する流路
１５ 口金
１６ 分流器
１７ ギアポンプ
１８ フィードブロック
１９ 絞り管
２０ 圧力調整バルブ
２１ ポリマーを再度系内に戻す流路
２２ フィードブロックの中層流路
２３ フィードブロックの表層流路
２４ フィードブロックの合流部
２５ 口金マニホールド
２６ 口金スリット
３０ シート押出成形機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート押出成形機およびシート押出製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、アクリル系樹脂等を用いて製造されるシートは、一般的に図７に示すような工程により製造されている。
【０００３】
図７は、シート押出成形機の一例を示す概略図である。
【０００４】
図７において、シート押出成形機３０は、ポリマーの流れ方向における上流側から順に、押出機１、ギアポンプ２、フィルター３、口金４、冷却ロール５、延伸装置６、ワインダー７が配置されている。また、延伸装置６とワインダー７との間には、厚み計８が設置され、厚み制御器９が、厚み計８と口金４とに電気的に接続されている。
【０００５】
上記装置において、原料となるポリマーは押出機１に供給され、溶融された後、ギアポンプ２へ押し出される。ギアポンプ２は吐出量（送出量）を一定にする機能を有しており、一定量吐出されたポリマーは、フィルター３を通じて異物等が除去され、次いで口金４へ供給される。口金４には所定の間隙を有するスリットが設けられており、このスリットからポリマーがシート状に押し出され、回転する冷却ロール５上にて冷却・固化された後、固化シート１０を得る。この固化シート１０は、引き続き延伸装置６により延伸され、ワインダー７によりシートとして巻き取られる。その際、厚み計８により、シートの幅方向（紙面に直交する方向）における厚みが測定され、得られた厚みデータをもとに厚み制御器９により口金４のスリット間隙が調整され、一定範囲内の厚みを有する（厚みのバラツキが小さい）製品シートが得られる。
【０００６】
一般的に、シート押出成形機は所定の範囲の品種や厚みを製造できるように、例えば、ポリエチレン、厚み５０μの未延伸シート、ポリプロピレン、厚み１５μの２軸延伸シートなど、使用するポリマーの特性に応じて設計される。しかしながらシート製造事業を長年継続して行く中で、新製品開発や事業の切り替わりなど機会は頻繁にあり、その際新規に設備投資して新たに専用機を設ける場合もあるが、費用削減や工期短縮のために、既存設備を新規のポリマーや厚みの品種に転用しようとすることは、ごく一般的に実施していることである。
【０００７】
本発明者らの知見によれば、この既設設備を新規品種に現在のままの仕様で使うことができれば良いが、多くの場合は仕様範囲が合わないために機械の改造が必要なケースがしばしばあった。その中でも特に押出機はポリマーの吐出量の範囲が合致しないことがあり、必要に応じてスクリューを再設計、再製作して対応することがあった。
【０００８】
しかしながら、スクリューの改造は時間が数ヶ月単位でかかり、費用ともに負担が大きいため、変更要件において新規品種に対し吐出量が多い場合には、無改造で条件的に回転数、すなわち吐出量を下げるだけで転用するケースがしばしばあった。一見、このような運用でも問題なく適用できるように見えるが、実際にはスクリューの回転が不安定になり、吐出変動が発生し、シートの吐出方向や巾方向の厚みムラになることがあった。また、厚み調整をしようとしても、吐出変動により現在の厚みが定まらずに、調整もできないという不具合もあった。さらには、スクリュー回転の変動に伴い、ポリマーの溶融が不安定になり未溶融物の流出や、粒子含有や複成分系のポリマーでは混練性不良を引き起こすことがあり、製膜が安定しないことが問題となっていた。
【０００９】
一般的に単軸の押出機はポリマー吐出量とスクリュー回転数は比例関係にあり、安定運転のためにスクリュー回転を上げようとすると必然的にポリマー吐出量まで増えてしまう弊害があった。先行技術文献１にはフィルターハウジングの底部においてポリマーを排出する構造が記載されている。元々この発明はハウジング内における長期滞留部のポリマーを排出し、製品シートへのポリマー滞留劣化物の混入を低減するのが目的であるが、同様の構造を取ることで、押出機安定に必要なポリマー流量をシート製造に必要な分と排出分とに分けることができる。しかしながら、フィルターハウジングの底部でポリマーを排出することによりハウジング内部のポリマーの流量分布が不安定になり、フィルター濾過寿命の低減につながることや、フィルター内部の圧力変動などにより、かえって吐出変動の発生に影響したりすることがあり、また、滞留劣化物がシート側への流出につながることがあった。さらには特許文献１の［００１７］段落にポリマーのパージ率（排出率）が０．１〜１０％が好ましく、より好ましくは０．２〜５％と記載があるが、押出機の選定によっては５０％以上排出せざるを得ないこともあり、その場合フィルターに排出口があると、先述のとおり安定しないことが多かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−２８４８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、シート製造条件の吐出が押出機の仕様範囲外である場合に、押出機の安定に必要なポリマー流量確保し、そのポリマー流量をシート製造に必要な分と排出分とに分け、安定して押出機を運転しシート製造が可能なシート押出成形機およびシート押出製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、熱可塑性ポリマーを加熱、溶融させて吐出する押出機と、溶融したポリマーをシート状に拡幅する口金と、前記押出機および前記口金をつなぎ、前記溶融ポリマーを輸送させるためのポリマー輸送管とを備えたシート押出成形機において、前記ポリマー輸送管に、前記押出機から輸送される前記溶融ポリマーを前記口金の方向に導く流路と前記溶融ポリマーを系外に排出する方向に導く流路との二経路を備えたことを特徴とする、シート押出成形機を提供する。
【００１３】
また、熱可塑性ポリマーを加熱、溶融させて吐出する押出機と、溶融したポリマーをシート状に拡幅する口金と、前記押出機および前記口金をつなぎ、前記溶融ポリマーを輸送させるためのポリマー輸送管とを備えたシート押出成形機において、前記ポリマー輸送管に、管壁を流れる前記溶融ポリマーと管中心を流れる前記溶融ポリマーを分流する分流器を備え、前記分流器で分流した管壁を流れる前記溶融ポリマーを系外に排出する流路を備えたことを特徴とする、シート押出成形機も好ましい形態である。
【００１４】
さらに、熱可塑性ポリマーを加熱、溶融させて吐出する押出機を少なくとも２つ以上備え、２つの押出機から流れるポリマーを合流させるフィードブロックと、溶融したポリマーをシート状に拡幅する口金と、前記押出機、前記フィードブロックおよび前記口金をつなぎ、前記溶融ポリマーを輸送させるためのポリマー輸送管とを備えたシート押出成形機において、前記ポリマー輸送管に、前記押出機から輸送される前記溶融ポリマーを前記口金の方向に導く流路と前記溶融ポリマーを系外に排出する方向に導く流路の分岐路を備え、前記分岐路から排出した前記溶融ポリマーを少なくとも一つの押出機に再度戻す流路を備えたことを特徴とする、シート押出成形機も提供する。
【００１５】
また、前述のいずれかに記載のポリマー流路で構成したシート押出成形機において、前記押出機の吐出口に流路管径を狭める絞り管または圧力を調整可能なバルブを備えたことを特徴とする、シート押出成形機も好ましく、
さらに前述のいずれかに記載のシート押出成形機を用い、シートを製造することを特徴とするシート押出製造方法も提供する。
【００１６】
本発明において、系外とは、押出機から口金までつながるシート押出成形機の外であり、系外に排出とはポリマーを口金以外の場所から吐出させることをいう。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、以下に示すとおり、押出機からのポリマーをシート製造に必要な分と排出分とに分けることで、シート製造条件の吐出が押出機単体の仕様範囲外である場合でも安定して押出機を運転しシート製造ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態を示す、ポリマーを系外に排出する流路を備えたシート押出成形機の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す、分流器と分流器に排出流路を備えたシート押出成形機の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す、排出したポリマーを再度押出機に戻す流路を備えたシート押出成形機の概略構成図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す、排出したポリマーを再度押出機に戻す流路を備えたシート押出成形機の概略構成図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す、排出流路と絞り管を備えたシート押出成形機の概略構成図である。
【図６】本発明の一実施形態を示す、排出流路と圧力調整バルブを備えたシート押出成形機の概略構成図である。
【図７】一般的なシート押出成形機の概略構成図である。
【図８】一般的なフィードブロックの内部流路を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の最良の実施形態の例を、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態を示すものであって、ポリマーを系外に排出する流路を設けたシート押出成形機の概略図である。ここで１１ａは押出機、１５は口金であり、その間をポリマー輸送管がつないでいる。ポリマー輸送管において１２ａはポリマー流れを２方向に分ける分岐路であり、ポリマーを口金方向に導く流路１３と系外に排出流路の１４を設けている。口金１５以降の冷却ロール５や延伸装置６、ワインダー７などは図７の構成と同様である。
【００２１】
図１の構成で押出機１１ａを運転すると、押出機１１ａから吐出されたポリマーは口金１５方向と系外に分けられることになる。こうすることで、押出機１１ａの吐出範囲よりも低い吐出量でシートを製造したい場合でも、見かけの吐出を増やすことができるので押出機１１ａを安定して運転できるようになり、好ましい形態となる。
【００２２】
分離されるポリマーの量は口金方向に導く流路１３と系外に排出する流路１４の圧損バランスによって決まるので、必要な分離量に応じてポリマー輸送管の径や長さを決めるのが良いが、長さなどは、一般的には設備を設置する建物の大きさなどで制限されることが多く、それによって口金方向への圧損が大きくなるため、系外に排出する流路１４側の圧力を調整することが好ましい。その際ポリマー輸送管径や長さを変えても良いし、図示はしていないが、ポリマーを系外に排出する流路１４の出口近傍に圧力を調整するバルブを設けても良い。
【００２３】
分岐路１２ａは内部で滞留部が発生しないよう流路を鋭角に分岐せずに滑らかにするのが良い。また分岐路１２ａの位置は押出機１１ａと口金１５の間のどの位置においても良いが、冷却ロール５や押出機１１ａと位置的に干渉しない場所で、作業しやすい場所に設置するのが好ましい。図１には押出機１１ａと口金１５の間にフィルターの図示はしていないが、フィルターを設置する場合も、その位置関係はいかようにも設定できる。
【００２４】
図２は、本発明の一実施形態を示すものであって、分流器によって管壁のポリマーを系外に排出する流路を設けたシート押出成形機の概略図である。ここで１１ａは押出機、１５は口金であり、その間をポリマー輸送管がつないでいる。ポリマー輸送管において１６は管の断面方向において、管壁を流れるポリマーと管中心を流れるポリマーを分流する分流器であり、管中央のポリマーを口金方向に導く流路１３と、管壁のポリマーを系外に排出する流路の１４を設けている。口金１５以降の冷却ロール５や延伸装置６、ワインダー７などは図７の構成と同様である。
【００２５】
図２の構成も図１同様、押出機１１ａの吐出範囲よりも低い吐出量でシートを製造したい場合でも、見かけの吐出を増やすことができるので押出機１１ａを安定して運転できるようになり、好ましい形態となる。
【００２６】
さらに図２の場合、管壁を流れてきたポリマーを排出する構成であるが、一般的に管壁はポリマーの流速が遅く、系内の滞留時間が長くなるために、ポリマーの種類と吐出量、管の径、長さの条件によっては酸化劣化、熱劣化することがあり、この劣化したポリマーを系外に排出できるので、シートの表面欠点などの品質上も良くなり、吐出安定化とあわせて、より好ましい形態となる。
【００２７】
さらに、従来、この分流器１６で分流された管壁のポリマーは、口金１５の巾方向端部に相当する位置に流れるようにしており、管壁の劣化したポリマーが製品部に入らないように構成していたが、分離する量が多い場合、シート端部の劣化ポリマー混入部の巾が広くなるため製品として採用できる巾が狭くなることがあったが、図２の構成とすることで、相対的に劣化したポリマーは系外に排出し、相対的にきれいなポリマーを口金に流すことがきできるようになり、従来の分流器単体を使用する場合よりも好ましい形態となる。
【００２８】
図２の構成も図１同様に、分離されるポリマーの量は口金方向に導く流路１３と系外に排出する流路１４の圧損バランスによって決まるので、必要な分離量に応じてポリマー輸送管の径や長さを決めるのが良いが、長さなどは、一般的には設備を設置する建物の大きさなどで制限されることが多く、それによって口金方向への圧損が大きくなるため、系外に排出する流路１４側の圧力を調整することが好ましい。その際ポリマー輸送管径や長さを変えても良いし、図示はしていないが、ポリマーを系外に排出する流路１４の出口近傍に圧力を調整するバルブを設けても良い。
【００２９】
分流器１６も内部で滞留部が発生しないようにするのが好ましい。また分流器１６の位置は押出機１１ａと口金１５の間のどの位置においても良いが、冷却ロール５や押出機１１ａと位置的に干渉しない場所で、作業しやすい場所に設置し、なおかつ、口金１５の直前に設置するのが好ましい。口金１５直前に設置することで、ポリマー輸送管壁近傍の劣化したポリマーがシートに混入する割合を低減できるために、好ましい形態となる。
【００３０】
図１、２の構成共にシート押出成形機の系外にポリマーが排出されるが、排出されたポリマーは廃棄処分しても良いし、回収して再度原料投入しても良い。回収する場合は、ブロック塊状で回収したのちクラッシャーにかけてフレーク状のまま利用しても良いし、造粒機などでペレット状にして利用しても良い。また、排出する流路１４の出口にポリマーをストランド状に吐出するダイと冷却設備、切断設備を設置し、直接ペレット化して、再度原料投入しても良い。コストと手間の試算から運用方法を決めることができるが、廃棄するよりも再度原料投入することはポリマー価格が高い場合は有効な手段となるので良い形態となる。
【００３１】
図３、４は、本発明の一実施形態を示すものであって、系外に排出したポリマーを再度押出機に戻す流路を設けたシート押出成形機の概略図である。ここで１１ａは第１の押出機、１１ｂは第２の押出機であり、口金１５とフィードブロック１８を介して接続されている。図８に一般的なフィードブロック１８の内部流路の構造を示す。図８では第１の押出機１１ａから流れてきたポリマーが中層流路２２に流れ、第２の押出機１１ｂから流れてきたポリマーが表層流路２３に流れ、合流部２４で二つの流れが合流することによりフィードブロック１８ではポリマーが厚み方向に積層され、口金内部のマニホールド２５を経て、スリット２６から厚み方向にポリマーが積層されたシートとして押し出される。口金１５以降の冷却ロール５や延伸装置６、ワインダー７などは図７の構成と同様である。
【００３２】
押出機１１ａ、１１ｂとフィードブロック１８の間をポリマー輸送管がつないでいるが、ポリマー輸送管において１２ａはポリマー流れを２方向に分ける分岐路であり、ポリマーを口金方向に導く流路１３と系外に排出流路の１４を設けている。１４を経由したポリマーはギアポンプ１７で押し出され、ポリマーを再度系内に戻す流路２１を流れ、第１の押出機１１ａに戻ってくる。
【００３３】
図４の構成は第２の押出機１１ｂからも同様に分岐し、合流路１２ｂを流れて、再度第１の押出機１１ａに戻ってくる例である。
【００３４】
図３、４の構成でシート製造を行うことで、一旦系外に排出したポリマーを溶融状態で再利用でき、かつ押出機の吐出範囲よりも低い吐出量でシートを製造したい場合でも、見かけの吐出を増やすことができるので押出機を安定して運転できるようになるため、好ましい形態となる。
【００３５】
分離されるポリマーの量は口金方向に導く流路１３と系外に排出する流路１４の先に設けられたギアポンプ１７の能力によって決まるので、必要な分離量に応じてポリマー輸送管の径や長さ、ギアポンプの能力を決めるのが良い。ギアポンプ１７は押出機１１ａに再度ポリマーを戻すだけの昇圧能力を備えているのが良い。
【００３６】
押出機に戻す際、ポリマーを再投入する位置は好ましくはポリマーが溶融している状態の部分、すなわち先端近傍の計量部が良いが、さらに好ましくは計量部手前の可塑化部に戻すのが良い、この位置に戻すことで計量を乱すことがなくなるため、良い形態となる。
【００３７】
また、図３、４では第１の押出機１１ａに戻した例示をしたが、１１ｂの両方に戻しても良い。シートの品質が表面欠点などの基準が高い場合は、図３、４の形態は一部のポリマーが常に循環することになるので、ポリマーの劣化が進行する場合があるが、その際循環する側のポリマーを積層シートの中層に流れるようにすることで、シートの表面欠点や特性劣化などを低減できるため良い形態となる。滑り性や粗さなどシート表面の特性が重要なシートの場合、同種のポリマーを積層構成にし、中層に回収原料を流し、表層に新しい原料を流すことがしばしばあり、これは原料コストを抑えるために有効な手段となる。このような場合にも排出し循環させるポリマーを中層に流すことで同様の効果が得られることになり、好ましい形態となる。
【００３８】
また定期的に運転を止め、循環系のポリマーを清掃することも良い。使用するポリマーの種類にもよるが、好ましくは１週間に一度、さらに好ましくは３日に一度洗浄するのが良い。
【００３９】
また、清掃頻度を少なくするために、ポリマーの劣化速度を遅くするため押出機の原料投入口の酸素濃度を低減させることが好ましく、窒素ガスなどを吹き込むことも良い形態である。
【００４０】
図５、６は、本発明の一実施形態を示すものであって、さらに押出機の安定化を図るために押出機先端の圧力調整手段を設けたシート押出成形機の概略図である。ここで１１ａは押出機、１５は口金であり、その間をポリマー輸送管がつないでいる。ポリマー輸送管において１２ａはポリマー流れを２方向に分ける分岐路であり、ポリマーを口金方向に導く流路１３と系外に排出流路の１４を設けている。押出機１１ａと分岐路１２ａの間に図５の場合は絞り管１９、図６の場合は圧力調整バルブ２０を設置した構成である。口金１５以降の冷却ロール５や延伸装置６、ワインダー７などは図７の構成と同様である。
【００４１】
図５、６の構成では押出機１１ａを運転すると、押出機１１ａから吐出されたポリマーは口金１５方向と系外に分けられることになる。こうすることで、押出機１１ａの吐出範囲よりも低い吐出量でシートを製造したい場合でも、見かけの吐出を増やすことができるので押出機１１ａを安定して運転できるようになり、好ましい形態となる。さらに、吐出量や分離量、分岐路１２ａの位置などによっては、押出機先端の圧力が変動し、吐出変動に影響することもあるが、絞り管１９や圧力調整バルブ２０の効果により押出機先端の圧力を高めることができ、さらに押出機を安定して運転できるようになり、好ましい形態となる。
【００４２】
分離されるポリマーの量は口金方向に導く流路１３と系外に排出する流路１４の圧損バランスによって決まるので、必要な分離量に応じてポリマー輸送管の径や長さを決めるのが良いが、長さなどは、一般的には設備を設置する建物の大きさなどで制限されることが多く、それによって口金方向への圧損が大きくなるため、系外に排出する流路１４側の圧力を調整することが好ましい。その際ポリマー輸送管径や長さを変えても良いし、図示はしていないが、ポリマーを系外に排出する流路１４の出口近傍に圧力を調整するバルブを設けても良い。
【００４３】
運転条件が狭い範囲で決まっている場合は、絞り管１９が滞留部など少ないため運用に好ましいが、多品種に対応するには圧力調整バルブ２０を設けていることが様々な条件に適用しやすく、好ましい形態となる。
【００４４】
これまで説明したいずれの構成の場合も、ポリマーを分離する割合は使用する押出機と製造したいシート仕様、生産量に依存するが、大きい場合は５０％以上、小さい場合は１５％程度が良い。さらに好ましくは分離量を３０％程度にしておくのが運用上好ましい。
【００４５】
以上の好ましい形態は、新規品種に対して現行押出機の吐出が低い場合を事例に示したが、吐出が大きい場合でもポリマーを系外に分離することが良い形態となる場合がある。例えば、シートの製造に必要なポリマー吐出量が２００ｋｇ／ｈｒであり、押出機の最大吐出範囲が１５０ｋｇ／ｈｒの場合、５０ｋｇ／ｈｒ分のポリマーが不足することになるが、押出機のスクリュー回転数を能力範囲以上にあげて対応しようとすれば、押出機の耐久性などによっては可能な場合がある。しかしながら、一般的に高吐出にすることで、ポリマーに強いせん断がかかるため、ポリマーの分子の状態やせん断発熱などにより温度の状態が変わることがあり、その際、強いせん断がかかった部分や温度が高くなりすぎた部分を排出するためにも、一部や管壁のポリマーを系外に流すことは好ましく作用する。
【００４６】
本発明に適用可能なポリマーとしては、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリ乳酸、アクリル系ポリマー、など特に限定されず、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよい。
【００４７】
ポリマーフィルムの構成は、単層構成でもよいし、２層以上の積層構成を有していてもよい。また、延伸工程を採用する場合は、縦延伸と横延伸を順次組み合わせた逐次二軸延伸機を用いて行なってもよいし、縦延伸と横延伸を同時に行なう同時二軸延伸機を用いて行なってもよい。もちろん、延伸工程を経ない未延伸フィルムとしても構わない。
【００４８】
上記した製法により得られるポリマーシートは、例えば、パッケージやラミネートなどの包装用途、デジタルビデオカメラなどの磁気記録媒体用途、ディスプレイなどの光学用途、フレキシブル基板などの半導体用途など各種産業、用途に好適に用いることができる。
【実施例】
【００４９】
［実施例１］
図１に示す構成を有するシート押出成形機を用い、口金以降の冷却ロール、延伸装置、ワインダー等の工程は図７に示す構成でシートの製造を行った。ポリマーはポリエチレンテレフタレートを用い、押出温度は２８０℃とした。シートの製造に必要な吐出量は５００ｋｇ／ｈｒであったが、押出機の吐出範囲は７００ｋｇ／ｈｒ〜２５００ｋｇ／ｈｒの仕様範囲であったため、分岐路１２ａから口金１５方向の総圧損が３．６ＭＰａ、分岐路１２ａから排出流路方向への総圧損が１．４ＭＰａになるように配管径と長さを決定し、押出機の運転は７００ｋｇ／ｈｒの吐出量が出るようにし、系外へ２００ｋｇ／ｈｒ排出するようにした。
【００５０】
口金は巾１８００ｍｍ、スリット間隙２．８ｍｍに設定したＴダイを用い、径が１０００ｍｍの冷却ロールを用い、２０ｍ／分の速度にてシートの製造を１週間実施した。その結果、押出機が使用範囲内に入ったため安定した運転状態が得られ、吐出変動による厚みムラや未溶融物の流出などなく、良好な品質のフィルムが得られた。
【００５１】
系外に排出したポリマーはブロック塊状にして回収した後、クラッシャーにかけ造粒機でペレット化し、後日別の製造機会に適用した。
［実施例２］
図２に示す構成を有するシート押出成形機を用い、口金以降の冷却ロール、延伸装置、ワインダー等の工程は図７に示す構成でシートの製造を行った。ポリマーは低密度ポリエチレンを用い、押出温度は２２０℃とした。シートの製造に必要な吐出量は１００ｋｇ／ｈｒであったが、押出機の吐出範囲は１５０ｋｇ／ｈｒ〜５００ｋｇ／ｈｒの仕様範囲であったため、分流器１６から口金１５方向の総圧損が６．７ＭＰａ、分流器１６から排出流路方向への総圧損が３．３ＭＰａになるように配管径と長さを決定し、押出機の運転は１５０ｋｇ／ｈｒの吐出量が出るようにし、系外へ５０ｋｇ／ｈｒ排出するようにした。分流器は径２５ｍｍの配管径に対し表層３ｍｍの範囲を分流する設計とした。
【００５２】
口金は巾９００ｍｍ、スリット間隙１．５ｍｍに設定したＴダイを用い、径が６００ｍｍの冷却ロールを用い、１２ｍ／分の速度にてシートの製造を５日間実施した。その結果、押出機が使用範囲内に入ったため安定した運転状態が得られ、吐出変動による厚みムラや未溶融物の流出などなく、良好な品質のフィルムが得られた。
【００５３】
系外に排出したポリマーはブロック状の塊として回収し、廃棄した。
［実施例３］
図３に示す構成を有するシート押出成形機を用い、口金以降の冷却ロール、延伸装置、ワインダー等の工程は図７に示す構成でシートの製造を行った。ポリマーはポリプロピレンを用い、押出温度は２３０℃とした。シートの製造に必要な吐出量は２６０ｋｇ／ｈｒであったが、押出機の吐出範囲は３００ｋｇ／ｈｒ〜８００ｋｇ／ｈｒの仕様範囲であったため、押出機の吐出量は３００ｋｇ／ｈｒとし、分岐路１２ａからギアポンプ１７を経て押出機１１ａに戻す量を４０ｋｇ／ｈｒとした。押出機１１ａの原料投入口では窒素ガスを流し、ギアポンプ１７からのポリマーを押出機の可塑化部に戻るようにした。フィードブロック１８は１１ａからのポリマーを中層に、１１ｂからのポリマーを表裏の層に配置する３層構造とし、口金は巾１２００ｍｍ、スリット間隙１．８ｍｍに設定したＴダイを用い、径が１０００ｍｍの冷却ロールを用い、１５ｍ／分の速度にてシートの製造を３日間実施した。その結果、押出機が使用範囲内に入ったため安定した運転状態が得られ、吐出変動による厚みムラや未溶融物の流出などなく、良好な品質のフィルムが得られた。
［実施例４］
図６に示す構成を有するシート押出成形機を用い、口金以降の冷却ロール、延伸装置、ワインダー等の工程は図７に示す構成でシートの製造を行った。ポリマーはポリプロピレンを用い、押出温度は２３０℃とした。シートの製造に必要な吐出量は２６０ｋｇ／ｈｒであったが、押出機の吐出範囲は３００ｋｇ／ｈｒ〜８００ｋｇ／ｈｒの仕様範囲であったため、分岐路１２ａから口金１５方向の総圧損が１０．４ＭＰａ、分岐路１２ａから排出流路方向への総圧損が１．６ＭＰａになるように配管径と長さを決定し、押出機の運転は３００ｋｇ／ｈｒの吐出量が出るようにし、系外へ４０ｋｇ／ｈｒ排出するようにした。押出機１１ａの原料投入口では窒素ガスを流した。口金は巾１０００ｍｍ、スリット間隙１．８ｍｍに設定したＴダイを用い、径が１０００ｍｍの冷却ロールを用い、１５ｍ／分の速度にてシートの製造を３日間実施した。その結果、押出機が使用範囲内に入ったため安定した運転状態が得られ、吐出変動による厚みムラや未溶融物の流出などなく、良好な品質のフィルムが得られた。
［比較例１］
図１に示す分岐路１２ａ、排出方向の流路１４を設けていない構成のシート押出成形機を用い、口金以降の工程は図７に示す構成でシートの製造を行った。実施例１に記載の条件と同様の条件で押し出した結果、押出機の吐出範囲下限７００ｋｇ／ｈｒに対し、５００ｋｇ／ｈｒで運転せざるを得ず、１〜２秒から数分単位の吐出変動が発生し、厚みムラが大きく、安定してシート製造をすることができなかった。またスクリューがスリップするような異音が発生し、シート上に未溶融物が見られた。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、熱可塑性の溶融ポリマーを用いたシート押出成形機装置に応用できるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【符号の説明】
【００５５】
１ 押出機
２ ギアポンプ
３ フィルター
４ 口金
５ 冷却ロール
６ 延伸装置
７ ワインダー
８ 厚み計
９ 厚み制御器
１０ 固化シート
１１ａ第１の押出機
１１ｂ第２の押出機
１２ａ分岐路
１２ｂ合流路
１３ 口金方向に導く流路
１４ 系外に排出する流路
１５ 口金
１６ 分流器
１７ ギアポンプ
１８ フィードブロック
１９ 絞り管
２０ 圧力調整バルブ
２１ ポリマーを再度系内に戻す流路
２２ フィードブロックの中層流路
２３ フィードブロックの表層流路
２４ フィードブロックの合流部
２５ 口金マニホールド
２６ 口金スリット
３０ シート押出成形機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性ポリマーを加熱、溶融させて吐出する押出機と、溶融したポリマーをシート状に拡幅する口金と、前記押出機および前記口金をつなぎ、前記溶融ポリマーを輸送させるためのポリマー輸送管とを備えたシート押出成形機において、前記ポリマー輸送管に、前記押出機から輸送される前記溶融ポリマーを前記口金の方向に導く流路と前記溶融ポリマーを系外に排出する方向に導く流路との二経路を備えたことを特徴とする、シート押出成形機。
【請求項２】
熱可塑性ポリマーを加熱、溶融させて吐出する押出機と、溶融したポリマーをシート状に拡幅する口金と、前記押出機および前記口金をつなぎ、前記溶融ポリマーを輸送させるためのポリマー輸送管とを備えたシート押出成形機において、前記ポリマー輸送管に、管壁を流れる前記溶融ポリマーと管中心を流れる前記溶融ポリマーを分流する分流器を備え、前記分流器で分流した管壁を流れる前記溶融ポリマーを系外に排出する流路を備えたことを特徴とする、シート押出成形機。
【請求項３】
熱可塑性ポリマーを加熱、溶融させて吐出する押出機を少なくとも２つ以上備え、２つの押出機から流れるポリマーを合流させるフィードブロックと、溶融したポリマーをシート状に拡幅する口金と、前記押出機、前記フィードブロックおよび前記口金をつなぎ、前記溶融ポリマーを輸送させるためのポリマー輸送管とを備えたシート押出成形機において、前記ポリマー輸送管に、前記押出機から輸送される前記溶融ポリマーを前記口金の方向に導く流路と前記溶融ポリマーを系外に排出する方向に導く流路の分岐路を備え、前記分岐路から排出した前記溶融ポリマーを少なくとも一つの押出機に再度戻す流路を備えたことを特徴とする、シート押出成形機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のポリマー流路で構成したシート押出成形機において、前記押出機の吐出口に流路管径を狭める絞り管または圧力を調整可能なバルブを備えたことを特徴とする、シート押出成形機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のシート押出成形機を用い、シートを製造することを特徴とするシート押出製造方法。
【請求項１】
熱可塑性ポリマーを加熱、溶融させて吐出する押出機と、溶融したポリマーをシート状に拡幅する口金と、前記押出機および前記口金をつなぎ、前記溶融ポリマーを輸送させるためのポリマー輸送管とを備えたシート押出成形機において、前記ポリマー輸送管に、前記押出機から輸送される前記溶融ポリマーを前記口金の方向に導く流路と前記溶融ポリマーを系外に排出する方向に導く流路との二経路を備えたことを特徴とする、シート押出成形機。
【請求項２】
熱可塑性ポリマーを加熱、溶融させて吐出する押出機と、溶融したポリマーをシート状に拡幅する口金と、前記押出機および前記口金をつなぎ、前記溶融ポリマーを輸送させるためのポリマー輸送管とを備えたシート押出成形機において、前記ポリマー輸送管に、管壁を流れる前記溶融ポリマーと管中心を流れる前記溶融ポリマーを分流する分流器を備え、前記分流器で分流した管壁を流れる前記溶融ポリマーを系外に排出する流路を備えたことを特徴とする、シート押出成形機。
【請求項３】
熱可塑性ポリマーを加熱、溶融させて吐出する押出機を少なくとも２つ以上備え、２つの押出機から流れるポリマーを合流させるフィードブロックと、溶融したポリマーをシート状に拡幅する口金と、前記押出機、前記フィードブロックおよび前記口金をつなぎ、前記溶融ポリマーを輸送させるためのポリマー輸送管とを備えたシート押出成形機において、前記ポリマー輸送管に、前記押出機から輸送される前記溶融ポリマーを前記口金の方向に導く流路と前記溶融ポリマーを系外に排出する方向に導く流路の分岐路を備え、前記分岐路から排出した前記溶融ポリマーを少なくとも一つの押出機に再度戻す流路を備えたことを特徴とする、シート押出成形機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のポリマー流路で構成したシート押出成形機において、前記押出機の吐出口に流路管径を狭める絞り管または圧力を調整可能なバルブを備えたことを特徴とする、シート押出成形機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のシート押出成形機を用い、シートを製造することを特徴とするシート押出製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１８３６９１（Ｐ２０１２−１８３６９１Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４７４０４（Ｐ２０１１−４７４０４）
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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