フィルム製造装置および製造方法
【課題】ネックイン抑制効果と膜揺れ抑制効果に優れ、さらに、ネックインの抑制とトレードオフの関係にあるメヤニの抑制効果にも優れたフィルム製造装置および製造方法を提供する。
【解決手段】ダイ１の下端面１ｂに開設された出口１ａから下方に押出された溶融樹脂ｆｌを該出口１ａの下方に位置して回転する冷却ロール３で引取り、冷却ロール３で溶融樹脂ｆｌを冷却および固化してフィルムＦＬを製造するフィルム製造装置１０であり、出口１ａと冷却ロール３の間の空間Ｋに流体ｆｄを提供する流体チャンバー５をさらに備え、流体チャンバー５は空間Ｋおよび冷却ロール３に対向する対向面を有しており、流体チャンバー５から提供された流体ｆｄは、対向面に沿う流体流路をダイ１側に流れながら、空間Ｋ内に存在する溶融樹脂ｆｌが冷却ロール３の回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に流体圧ｐを付与させるようになっている。
【解決手段】ダイ１の下端面１ｂに開設された出口１ａから下方に押出された溶融樹脂ｆｌを該出口１ａの下方に位置して回転する冷却ロール３で引取り、冷却ロール３で溶融樹脂ｆｌを冷却および固化してフィルムＦＬを製造するフィルム製造装置１０であり、出口１ａと冷却ロール３の間の空間Ｋに流体ｆｄを提供する流体チャンバー５をさらに備え、流体チャンバー５は空間Ｋおよび冷却ロール３に対向する対向面を有しており、流体チャンバー５から提供された流体ｆｄは、対向面に沿う流体流路をダイ１側に流れながら、空間Ｋ内に存在する溶融樹脂ｆｌが冷却ロール３の回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に流体圧ｐを付与させるようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂を溶融してダイから押出し、冷却ロールで引取りながらフィルムを製造するフィルム製造装置と製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイもしくは金型の出口から押出された溶融樹脂は、その下方の冷却ロールに接地するまでの空間（エアギャップ）において自由表面でその形が形成される伸長流動変形を受けることが一般に知られている。そして、この伸長流動変形の際には、溶融樹脂がネックインと呼ばれる、幅が狭くなる挙動を示すことが往々にしてある。
【０００３】
このネックインによってフィルムの端部は中央部に比して相対的に厚くなってしまうことから、フィルムの両端部の相対的に厚い領域をキャスティング後にトリム除去して最終製品としてのフィルムの巻き取りがおこなわれる。このことから、ネックインの大きなフィルムの幅は自ずと狭くなってしまい、トリム除去される樹脂量が増加することから原材料樹脂の無駄が多くなってしまい、樹脂の利用効率の低下の原因となっている。
【０００４】
上記する溶融樹脂のネックインについてより詳細に説明するに、このネックインは、ダイの出口から押出された溶融樹脂が冷却ロールに接地し、冷却されて固化されるまでの間で発生する。厳密には、このネックインの発生は以下のような、溶融樹脂の流動形態の相違に起因するものである。
【０００５】
すなわち、溶融樹脂の流動形態は、幅固定された部分であるフィルムの中央部(製品となる部分)が平面伸長流動となり、その長手方向のみならずその幅方向にも力が作用する。
【０００６】
一方、フィルムの両端部の流動形態は自由に縮む一軸伸長流動となるが、これに加えて、フィルム中央部の平面伸長流動のうちの幅方向への流動による力を受けてネックインが生じる。このネックインの発生によって、フィルムの幅方向で厚みの分布が生じてしまい、その両端部が自由に縮むことによって該両端部では厚くなる部分が発生してしまう。
【０００７】
さらに、フィルムの両端部は、その一軸伸長流動と中央部の平面伸長流動の境界において、双方からの圧力を受けて薄くなってしまうこともある。
【０００８】
従来のフィルム製造方法で得られたフィルムにおいては、このフィルム両端部の厚みの凹凸部分をトリム除去した幅寸法が最大製品幅となっていたために、既述するように樹脂の利用効率が悪いという課題があった。なお、このネックインの量は溶融樹脂がダイの出口から冷却ロールへ接地する非拘束な状態が長いと大きくなる傾向を示し、冷却ロール上において固化が完了するまでその量は増加する傾向にある。
【０００９】
このように、ネックインはダイの出口から冷却ロールまでの空間距離、すなわちエアギャップの長さを短くすることで減少させることができるものの、ダイの出口の先端形状や冷却ロールの配置態様等を鑑みるに、この空間距離の短縮には幾何学上の限界がある。
【００１０】
そこで、図１１ａで示すように、押出機Ｅに通じるダイＤの出口Ｄ’を冷却ロールＣＲの頂点の上方に配置すれば、出口Ｄ’と冷却ロールＣＲの間の空間距離：ｔ１を短くすることができる。すなわち、同図の二点鎖線で示すように、それ以外の配設形態でダイＤが配設された場合の空間距離：ｔ２に比して短い空間距離：ｔ１となるのである。
【００１１】
しかし、フィルムを成形するに当たり、図１１ｂで示すように、冷却ロールＣＲの回転方向（Ｘ１方向）へ溶融樹脂が引き取られるために、言い換えれば、冷却ロールＣＲの接線方向で引取ろうとする張力によって、溶融樹脂が鉛直下方から回転方向に傾斜した斜め方向で引き取られるために、実際の溶融樹脂のエアギャップ内における長さ（空間距離：ｔ３）は上記する空間距離：ｔ１に比して大幅に長くなるのである。さらに、このように斜め方向に溶融樹脂が引っ張られることでダイの出口にいわゆるメヤニ（樹脂付着物）が付着し易くなってしまい、また、フィルム表面にはスジ状の欠けが発生して品質上の問題となってしまう。このｔ１をさらに短く設定すると、溶融樹脂は鉛直下方に対して直交する方向に引き取られる形態に近づくことになるが、この場合にはスエルした溶融樹脂がダイ出口に接触してしまい、フィルム製造ができなくなるといった問題が生じ易くなる。なお、同図において、溶融樹脂ｆｌが冷却固化されてできたフィルムＦＬは巻取ロールＭＲで巻取られることになる。
【００１２】
ところで、上記するメヤニが最も生じ難い冷却ロールに対するダイの出口の配設形態は、図１１ａの二点鎖線で示す配設形態である。すなわち、この配設形態においては、冷却ロールＣＲの接線上にダイの出口Ｄ’が存在することから、該出口Ｄ’から鉛直下方に押出された溶融樹脂は回転する冷却ロールＣＲに対してその接線方向から冷却ロールＣＲ表面に接触し、鉛直下方に引っ張られながら引き取られることとなるために、ダイの出口Ｄ’にメヤニが最も付着し難くなる。
【００１３】
しかしながら、図１１ａの二点鎖線で示す配設形態では、幾何学的な制約などから溶融樹脂のエアギャップ内における長さが長くなってしまい、ネックインを抑制する上では必ずしも好ましい配設形態とは言い難い。
【００１４】
このように、現状のフィルム製造装置を構成する冷却ロールとダイの特に出口の位置関係に関しては、ネックインの抑制とメヤニの防止がトレードオフの関係となっていることから、双方の課題をともに１００％解消するのではなくて、双方の課題をともにある程度解消できるような配設形態が適用されているのが現状であり、たとえば図１１ａにおける実線と二点鎖線の間の適所にダイの出口が配設されている。
【００１５】
ところで、上記するネックインを抑制する技術として、冷却ロールに接地した溶融樹脂の両端をエアノズルで押える、もしくは静電荷によるクーロン力を利用してその両端部を冷却ロールの表面に拘束する、もしくはそれらを併用する技術が特許文献１に開示されている。
【００１６】
しかし、この技術は、溶融樹脂が冷却ロールに接地した後にネックインを抑制するものであることから、実際には高いネックイン抑制効果を期待し難いものであり、上記するように、ダイの出口と冷却ロールの間の空間距離を可及的に短くした場合のネックイン抑制効果に比して格段に劣るものである。
【００１７】
また、冷却ロールに接地した溶融樹脂が冷却固化されるロール面が不均一な場合に、成形されたフィルムに局所的な歪みや伸び量のばらつきや厚みの分布が生じてしまい、さらには樹脂の配向分布も悪化してしまう。さらに、エアムラと呼ばれるロール表面粗度のばらつきに起因してフィルムに外観ムラが生じることもある。これらの問題は、溶融樹脂と冷却ロールの密着力を高めることにより、その厚み分布等のフィルムの特性を均一化することで解消できる。
【００１８】
この溶融樹脂と冷却ロールの密着力を高めることに関し、静電荷を利用して双方の密着力を高める技術が特許文献２に開示されている。この技術は、静電荷を印加する際にワイヤー状の電極を使用するものであるが、ダイ出口近傍に電極を設置した場合に、ダイ側への放電が発生してしまうことから高いエアギャップ短縮効果を期待することはできない。すなわち、ダイの出口から冷却ロールに接地するまでの溶融樹脂の経路を変え得る技術となるものの、他の装置に対する放電防止のためのスペースが必要となり、結果としてエアギャップの短縮は困難である。また、密着力を確保するために溶融樹脂と電極間の距離を狭くしたり、あるいは電圧を高くするといった方策があるが、これらを実施した場合にはフィルムに放電跡が残る可能性があり、運転条件の設定も難しいという課題がある。さらに、フィルムの成形に当たって帯電可能な樹脂の使用を前提とするものであることから、使用樹脂材料が大幅に制限されてしまうという課題を有している。
【００１９】
また、エア圧を利用して、溶融樹脂と冷却ロールの間の密着力を向上させる技術が特許文献３に開示されている。より具体的には、エアノズルを利用してエア動圧を樹脂に直接衝突させるものであるが、このようにエア動圧を樹脂に直接衝突させることによって金型側へのエアのもれ量が多くなってしまい、膜揺れと呼ばれる溶融樹脂の振動が生じたり、冷却された金型に対して全体的に均一なフィルムを得るために極めて困難な運転調整が余儀なくされる。
【００２０】
また、特許文献４で開示されるように、負圧を形成したサクションチャンバーによって溶融樹脂と冷却ロール間のエアの巻込みを防止し、双方の密着力を確保する技術も存在する。
【００２１】
さらにエアチャンバーを利用した技術が特許文献５，６に開示されているが、これらの技術は膜揺れを防止するために金型側へのエアの漏れを防止することを目的としたものであり、積極的に金型側へエア層を形成するものではない。またこれらのエアチャンバーは、その圧力が高くなるとその効果が大きくなるものの、実際には圧力上昇に伴って金型側へ漏れるエア量が増加することから、これがエアギャップ中の溶融樹脂の膜揺れの原因となり、チャンバーの加圧条件が制約されてしまう。この技術において、エアチャンバーと冷却ロールのダイ側の隙間は、ネックインがあるために両端のいわゆる耳部が厚くなり、したがってその厚み分以上の隙間を設けておく必要があることから、この大きな隙間を介して大量の不安定なエアがダイ出口側に漏れてしまい、これが膜揺れの要因となってしまう。したがって、チャンバー本体をダイから離して設置せざるを得ず、結果的に溶融樹脂が冷却ロールへ接地するまでの距離が長くなってしまうのである。
【００２２】
以上より、ダイの出口から押し出されて冷却ロールの表面に接地するまでの溶融樹脂の長さ（空間距離）を可及的に短くすることによって高いネックイン抑制効果を奏するとともに、膜揺れを効果的に抑制することができ、さらには、このネックインの抑制とトレードオフの関係にあるメヤニも効果的に抑制することのできる技術の開発が当該技術分野において切望されている。
【００２３】
さらに、溶融樹脂の膜揺れを抑制しながら、該溶融樹脂と冷却ロールの間の高い密着力を確保してその冷却固化を速やかに実施することにより、厚み分布等のフィルムの特性が全体的に均一化されたフィルムを製造することのできる技術の開発が切望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開２００６−２７１３３号公報
【特許文献２】特開平１１−５８４９８号公報
【特許文献３】特開昭４１−１９７０６号公報
【特許文献４】特開２００２−１７８３８９号公報
【特許文献５】特開平８−２５８１１７号公報
【特許文献６】特開２０００−２５４９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、ネックイン抑制効果と膜揺れ抑制効果に優れ、さらに、ネックインの抑制とトレードオフの関係にあるメヤニの抑制効果にも優れたフィルム製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前記目的を達成すべく、本発明によるフィルム製造装置は、ダイの下端面に開設された出口から下方に押出された溶融樹脂を該出口の下方に位置して回転する冷却ロールで引取り、冷却ロールで溶融樹脂を冷却および固化してフィルムを製造するフィルム製造装置であって、前記フィルム製造装置は、前記出口とその下方の前記冷却ロールの間の空間に流体を提供する流体チャンバーをさらに備え、前記流体チャンバーは前記空間および前記冷却ロールに対向する対向面を有しており、前記流体チャンバーから提供された流体は、前記対向面に沿う流体流路をダイ側に流れながら、前記空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に流体圧を付与させるようになっているものである。
【００２７】
本発明の製造装置は、ダイの出口とその下方に位置する冷却ロールの間の空間（エアギャップ）に圧力エア等の流体を提供する流体チャンバーを備えたものであり、出口から押出されて回転する冷却ロールに接地した溶融樹脂がこの冷却ロールの回転方向に引っ張られてたとえば斜め方向に変形しようとするのを、空間に提供された流体の圧力によって押し戻すことにより、空間内の特にダイの出口近傍における溶融樹脂の姿勢を可及的にダイ出口から鉛直下方に延びる姿勢とすることができ、これによってメヤニを効果的に抑止しながら、溶融樹脂の空間内における長さも可及的に短くすることによってネックインを抑制することのできる装置である。
【００２８】
流体チャンバーは上記する空間と冷却ロールに対向する対向面を有し、流体チャンバーから提供された流体がこの対向面に沿う流体流路をダイ側に流れるようになっており、空間内に押出された溶融樹脂はこの流体の流れを介して対向面の線形に沿うようにして空間から冷却ロールへ提供される。回転する冷却ロールに接地した溶融樹脂はこの冷却ロールの回転方向への引張りを受けるものの、対向面の形状に沿う流体流路を流れる流体から流体圧を受けることにより、空間内の溶融樹脂は対向面に沿う延設姿勢を形成することになる。
【００２９】
ここで、流体チャンバーの対向面は、冷却ロールのロール面と相補的形状を呈する第１の領域と、該第１の領域からダイの前記出口側へ曲がって流体チャンバーの上端に至る第２の領域と、からなり、前記流体流路は、前記第１の領域と前記ロール面上の溶融樹脂の間の第１の流路と、前記第２の領域と前記出口下方の空間内にある溶融樹脂の間の第２の流路とからなり、第２の流路へ連続した第１の流路の流路断面幅が、流体の流れの上流側である流体チャンバーの内部流路に比して狭くなっているのが好ましい。
【００３０】
本発明者等によれば、第２の流路へ連続した第１の流路の流路断面幅が狭くなっていることで（第２の流路の流路断面が流体チャンバーの内部流路のそれに比して絞られていることで）、第２の領域に対応する第２の流路を流れる流体の絞り効果が得られ、第２の流路が流体チャンバーの上端に至る流路断面幅（対向面から冷却ロールまでの隙間幅であって、より厳密には、対向面から冷却ロールと密着する溶融樹脂までの隙間幅であって流体が流れる隙間幅のこと）が変化する過程において、この変化に対する自己安定性を溶融樹脂に持たせることができる。たとえば、流体チャンバーから提供される流体の圧力が一定である条件下で、溶融樹脂が外乱(外気の乱れ等)によって第２の流路の流路断面幅を広げる方向へ動いた場合に、流体流路の流路抵抗の減少によって流体チャンバーからの流量は増加し、第１の流路の流路断面幅は一定(流路抵抗は一定)であるために流速増加分だけ圧力損失が増加し、第２の流路での静圧が減少して溶融樹脂の第２の流路は狭くなる方向へ戻る。一方、溶融樹脂が第２の流路の流路断面幅を狭くする方向へ動いた場合、流体流路の流路抵抗の増加によって流体チャンバーからの流量は減少し、第１の流路の流路断面幅は一定(流路抵抗は一定)であるために流速増加分だけ圧力損失が減少し、第２の流路での静圧が増加して溶融樹脂の第２の流路は広くなる方向へ戻る。このように、第２の流路にて流路断面幅が変化する過程において、溶融樹脂はこの変化に対する自己安定性を有することになるのである。
【００３１】
第２の流路へ連続した第１の流路の流路断面幅が狭くなっていることで、結果的に第２の流路に沿うダイの出口側の端面から冷却ロールへ接地するまでの空間内における溶融樹脂の延設姿勢が安定する(拘束される)。さらに、流体流路に流れる流量を絞ることも可能となり、これによって膜揺れを抑止することができる。
【００３２】
ここで、一つの実施の形態としては、前記第１の流路の流路抵抗が前記第２の流路の流路抵抗の０．３倍以上となっている。
【００３３】
第２の流路の流路断面幅の自己安定性に関しては、外乱によって変動する流路抵抗の第２の流路の入口（第１の流路との境界）と出口（第２の流路と流体チャンバーの上端面との境界）の静圧差に対する、一定の流路抵抗を持つ第１の流路の入口と出口の静圧差の比が大きいほど自己安定性は高くなる。つまり、定常時の第１の流路の流路抵抗/第２の流路の流路抵抗の値が大きいほど、第２の流路の自己安定性が高くなる。すなわち、この比を大きくして、少なくとも曲率半径の変化の影響分より静圧の変化の影響分が大きくなるように調整しなければならない。また、自己安定性は、第２の流路の流路断面幅の変化に対して、圧力変化が生じる際の圧力変化量の大きさと流量変化量の大きさで評価することができる。第２の流路に対して第１の流路の流路抵抗を大きくすると、第２の流路の入口での必要静圧が同じ場合はチャンバー元圧は増加し、第２の流路の流路断面幅が変わった場合は必要静圧の圧力変化量は大きく、流量の変化量は小さくなる。このように、第１の流路の流路抵抗を大きくすることによって自己復元力は増していく。
【００３４】
第１の流路の流路抵抗は高い方がよいが、流量と圧力損失の関係式では流路抵抗は流路長さに比例し、流路断面幅の３乗に反比例する。第１の流路の流路長さを長くすれば流路抵抗は増えるものの、流体チャンバー内の圧力で溶融樹脂を冷却ロールに押付ける位置がダイの出口から遠くなってしまう。すなわち、溶融樹脂は冷却ロールに接地した後に速やかに密着し、冷却固化する観点では不利になり、ネックイン量は増加してしまう。一方、流路断面幅を小さくすると、流路抵抗が３乗で増加することから効果的といえる。従来のフィルム製造装置では、冷却ロール表面の樹脂の両端部の厚みが厚く、この流路断面幅を狭くすることができなかったが、上記する本発明のフィルム製造装置ではネックインが小さく、冷却ロール表面の樹脂の両端部の厚み増加分が少なくなることからこの流路断面幅を狭くすることができる。この流路断面幅(a1)の寸法に関し、実用上１ｍｍ以下が適用され、０．５ｍｍ以下がより好ましいとの知見が得られている。また、第１の流路の流路抵抗/第２の流路の流路抵抗の値が大きいほど好ましいが、実用上は０．３倍以上を確保するのが望ましいとの知見が得られている。
【００３５】
また、本発明によるフィルム製造装置の好ましい実施の形態において、流体チャンバーの前記上端面は平坦面を成し、前記対向面の前記第２の領域の曲率半径は前記上端面との交点に向かって増加しており、前記出口から押出された溶融樹脂は前記流体圧を受けながら、下方の前記空間に延びた後に前記第２の流路を介して前記第２の領域に沿うようにして前記ロール面に達し、前記第１の流路を介して前記第１の領域に沿うようにして該ロール面に密着するものである。
【００３６】
第２の流路内にはその入口から出口まで圧力損失が存在することから、第２の流路の流路断面幅を一定とするには、その曲率半径を出口側、すなわち、流体チャンバーの上端側に向かって増加させる必要がある。一方、圧力損失は流路長さに比例することから、対向面の第２の領域の曲率半径を上端面との交点に向かって増加させる形状とすることで、第２の流路の曲率半径と単位流路断面幅当たりの引張張力、第２の流路の入口、出口の静圧と第２の流路の長さに関する以下の関係式を満たすことができる。
ここで、ｒ：第２の流路の曲率半径(m)、ａ2：第２の流路の流路断面幅(ｍ)、ｒ＋ａ2：溶融樹脂の曲率半径(m)、Ｔ：単位流路断面幅当たりの引取張力(N/m)、ｐ2in：第２の流路の入口の静圧(Pa)、ｐ20ut：第２の流路の出口の静圧(Pa)、Ｌ２：第２の流路の長さ、ｘ：第２の流路における入口からの距離(０≦ｘ≦Ｌ２)
【００３７】
また、本発明によるフィルム製造装置の他の実施の形態において、前記第２の領域は、第１の領域からダイの前記出口側へ曲がる湾曲部と、該湾曲部に連続して前記上端面に対して直交する直線部を有しているものである。
【００３８】
上式において、第２の流路の出口の静圧を大気圧とすれば、ｐ20utはゼロとなり、ｒは無限大、すなわち直線となることから、逆に、第２の領域を湾曲部と該湾曲部に連続して上端面に対して直交する直線部から構成することによって、第２の流路の出口の静圧を大気圧程度に調整することができる。
【００３９】
また、本発明によるフィルム製造装置の他の実施の形態において、前記第２の領域は、第１の領域からダイの前記出口側へ曲がる湾曲部と、該湾曲部に連続して第２の流路の流路断面を大きくする方向であって前記出口から遠ざかる方向に傾斜して前記上端面に交差する直線部を有しているものである。
【００４０】
第２の流路での出口付近で動圧が無視できない場合、すなわち出口で負圧によって溶融樹脂の空間内の延設姿勢に影響が大きい場合は、第２の流路の出口での動圧を減少させるべく、出口での流路を拡大することによって動圧(流速)を減少させることができる。
【００４１】
また、本発明によるフィルム製造装置の好ましい実施の形態において、前記出口が臨むダイの前記下端面と流体チャンバーの前記上端面はともに平坦面を成し、流体チャンバーの前記上端面とダイの前記下端面の間には、前記対向面に沿う流体流路が延びてさらに第３の流路を形成しており、第３の流路を流れた流体は、該第３の流路よりも流路断面の大きな下流方向に放出されるようになっているものである。
【００４２】
たとえば第３の流路の流路断面幅を出口側に向かって大きくして流路断面を大きくすることにより、動圧(流速)を減少させることができる。
【００４３】
また、本発明によるフィルム製造装置の他の実施の形態は、前記第３の流路における流体圧が大気圧より大きくなるように該第３の流路の流路断面積が調整されているものである。
【００４４】
第２の流路から連続する第３の流路の流路断面幅を調整して第３の流路における流体圧を大気圧より大きくすることで、ダイの出口近傍における溶融樹脂への負圧の影響を無くすことができる。この場合、負圧の発生が第３の流路の出口位置へ移動するために、空間内で延設する溶融樹脂は負圧の影響を受けなくなるのである。
【００４５】
また、本発明によるフィルム製造装置の好ましい実施の形態は、流体チャンバーから少なくとも２種類の流体圧の流体が提供されるようになっており、流体チャンバーの幅方向端部領域から提供される流体の流体圧が、その内側領域から提供される流体の流体圧に比して相対的に高圧に調整されているものである。
【００４６】
流体チャンバーから流体流路に提供された流体は、実際には、第１の流路、第２の流路、および第３の流路のいずれにおいても流路の途中で、溶融樹脂の幅方向（これはフィルムの幅方向となる）の両端部から外側へ漏れる。また、溶融樹脂のこの両端部では小さいながらもネックインが生じた場合に溶融樹脂膜は厚くなり、その分は引取張力が増加することになる。そこで、流体チャンバーの幅方向端部領域、すなわち、溶融樹脂の両端部が通過する部分の圧力をその内側領域に対して高圧に設定可能とする。たとえば、流体チャンバーの幅方向端部領域とその内側領域を画成し、流体チャンバーの幅方向端部領域から高圧の流体を提供することができる。この両端部の高圧エアにより、第１の流路以降の各流路における端部から漏れるエア分を補充することができる。さらに冷却ロール上での溶融樹脂の端部を高圧で密着させる作用も奏するため、固化するまでに発生するネックインを効果的に抑制することができる。
【００４７】
また、本発明によるフィルム製造装置の好ましい実施の形態において、前記流体チャンバーはその内部流路と該内部流路周囲の筒部とから構成され、前記内部流路が前記対向面に臨む開口に連通し、かつ、前記筒部の端面の一部が前記対向面の前記第２の領域となっており、前記筒部の幅方向端部領域には、該筒部の前記端面の一部に臨む開口とこれに連通する別途の流路が形成されており、流体チャンバーの前記内部流路から流体が提供されてこれが前記流体流路を流れ、かつ、前記別途の流路から前記流体流路にさらに流体が提供されるものである。
【００４８】
流体チャンバーから供給されて流体流路を流れる流体とは独立した流体を提供するための流路断面が絞られた別途の流路を筒部の幅方向端部領域に設け、この別途の流路から提供される流体により、第２の流路以降の各流路における端部から漏れるエア分を補充し、溶融樹脂の曲率半径や引取張力にバランスするに必要な静圧を確保することができる。
【００４９】
また、本発明によるフィルム製造装置の好ましい実施の形態は、前記別途の流路から提供された流体の温度が、前記流体流路を流れる流体の温度に比して高温となっているものである。
【００５０】
別途の流路から提供される流体の温度を相対的に高温とすることで、溶融樹脂の温度を高温に保つことができ、幅方向全体の引取張力を下げることが可能となる。
【００５１】
さらに、本発明によるフィルム製造装置の好ましい実施の形態において、前記流体チャンバーはその内部流路と該内部流路周囲の筒部とから構成され、前記筒部の幅方向の２つの側面にローラーが取り付けられ、該ローラーが前記冷却ロールに回転自在に接触して少なくとも前記第１の流路の流路断面幅を保証するものである。
【００５２】
流体チャンバーの２つの側面（側板）にローラーを配設し、冷却ロールのロール面と相互に回転自在に接触させることで、特に第１の流路における流路断面幅を精度良く確保することができ、さらには、ローラーの位置を調整することで第１の流路の流路断面幅を容易に変更することができる。
【００５３】
また、本発明はフィルム製造方法にも及ぶものであり、本発明によるフィルム製造方法は、ダイの下端面に開設された出口から下方に押出された溶融樹脂を該出口の下方に位置して回転する冷却ロールで引取り、冷却ロールで溶融樹脂を冷却および固化してフィルムを製造するフィルム製造方法であって、流体チャンバーから、前記出口とその下方の前記冷却ロールの間の空間に流体を提供し、該流体チャンバーの有する前記空間および前記冷却ロールに対向する対向面に沿う流体流路を介してダイ側に前記流体を流し、前記空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に流体圧を付与させながら冷却ロールによる溶融樹脂の引取りをおこなうものである。
【００５４】
この製造方法において、前記対向面は、冷却ロールのロール面と相補的形状を呈する第１の領域と、該第１の領域からダイの前記出口側へ曲がって流体チャンバーの上端に至る第２の領域と、からなり、前記流体流路は、前記第１の領域と前記ロール面上の溶融樹脂の間の第１の流路と、前記第２の領域と前記出口下方の空間内にある溶融樹脂の間の第２の流路とからなり、第２の流路へ連続した第１の流路の流路断面幅が流体の流れの上流側である流体チャンバーの内部流路に比して狭くなっているのが好ましい。
【００５５】
また、流体チャンバーの前記上端面は平坦面を成し、前記対向面の前記第２の領域の曲率半径は前記上端面との交点に向かって増加しており、前記出口から押出された溶融樹脂に前記流体圧を付与しながら、該溶融樹脂を、下方の前記空間に延ばした後に前記第２の流路を介して前記第２の領域に沿うようにして前記ロール面に到達せしめ、前記第１の流路を介して前記第１の領域に沿うようにして該ロール面に密着させるのが好ましい。
【００５６】
また、本発明による製造方法の別の形態として、前記第２の領域が前記上端面に対して直交しており、前記出口から押出された溶融樹脂に前記流体圧を付与しながら、該溶融樹脂を、前記空間内を鉛直下方に延ばした後に前記第２の流路を介して前記第２の領域に沿うようにして前記ロール面に到達せしめ、前記第１の流路を介して前記第１の領域に沿うようにして該ロール面に密着させるものであってもよい。なお、この形態では、前記第２の領域は、第１の領域からダイの前記出口側へ曲がる湾曲部と、該湾曲部に連続して前記上端面に対して直交する直線部を有しているものであってもよい。
【００５７】
また、本発明による製造方法の別の形態として、前記第２の領域は、第１の領域からダイの前記出口側へ曲がる湾曲部と、該湾曲部に連続して第２の流路の流路断面を大きくする方向であって前記出口から遠ざかる方向に傾斜して前記上端面に交差する直線部を有しているものであってもよい。
【００５８】
また、本発明による製造方法の好ましい実施の形態として、前記出口が臨むダイの前記下端面と流体チャンバーの前記上端面はともに平坦面を成し、流体チャンバーの前記上端面とダイの前記下端面の間には、前記対向面に沿う流体流路が延びてさらに第３の流路を形成しており、第２の流路に次いで第３の流路に流体を流し、該第３の流路よりも流路断面の大きな下流方向に流体を放出するものであってもよい。なお、この形態では、前記第３の流路における流体圧が大気圧より大きくなるように該第３の流路の流路断面積を調整するものであってもよい。
【００５９】
また、本発明による製造方法の別の形態として、前記第１の流路の流路抵抗を前記第２の流路の流路抵抗の０．３倍以上に調整するものであってもよい。
【００６０】
また、本発明による製造方法の別の形態として、流体チャンバーから少なくとも２種類の流体圧の流体が提供されるようになっており、流体チャンバーの幅方向端部領域から提供される流体の流体圧を、その内側領域から提供される流体の流体圧に比して相対的に高圧となるように調整するものであってもよい。
【００６１】
また、本発明による製造方法の別の形態として、前記流体チャンバーはその内部流路と該内部流路周囲の筒部とから構成され、前記内部流路が対向面に臨む開口に連通し、かつ、前記筒部の端面の一部が前記対向面の前記第２の領域となっており、前記筒部の幅方向端部領域には、該筒部の前記端面の一部に臨む開口とこれに連通する別途の流路が形成されており、流体チャンバーの前記内部流路から流体を提供して前記流体流路に流し、かつ、前記別途の流路から前記流体流路にさらに流体を提供するものであってもよい。ここで、前記別途の流路から提供する流体の温度を、前記流体流路を流れる流体の温度に比して高温にしておくのが好ましい。
【００６２】
さらに、本発明による製造方法の好ましい実施の形態として、前記流体チャンバーはその内部流路と該内部流路周囲の筒部とから構成され、前記筒部の幅方向の２つの側面にローラーが取り付けられ、該ローラーが前記冷却ロールに回転自在に接触して少なくとも前記第１の流路の流路断面幅を保証するのが好ましい。
【発明の効果】
【００６３】
以上の説明から理解できるように、本発明のフィルム製造装置と製造方法によれば、ダイの出口下方の空間と冷却ロールに対向する流体チャンバーの対向面に沿う流体流路に沿って流体チャンバーから提供された流体を流し、空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのをこの流体流路を流れる流体の流体圧によって押し戻すことにより、出口から鉛直下方に押出された空間内の溶融樹脂を可及的に鉛直下方に延設させることができ、しかも空間内に存在する溶融樹脂の長さを可及的に短くすることができる。したがって、高いネックイン抑制効果を奏するとともに、膜揺れを効果的に抑制することができ、さらには、このネックインの抑制とトレードオフの関係にあるメヤニも効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明のフィルム製造装置の一実施の形態を示した模式図である。
【図２】図１のII部を拡大してダイの出口と冷却ロールの間の空間と流体チャンバーの一実施の形態を示した図であって、（ａ）は、ダイの出口と冷却ロールの間の空間の溶融樹脂の変形を押し戻す方向に流体流路を流れる流体の流体圧が作用している状態を説明した図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図３】（ａ）は、図２で示す実施の形態の流体チャンバーと冷却ロール、空間およびダイの間に形成される第１の流路、第２の流路および第３の流路と、流体チャンバーの対向面を説明した図であり、（ｂ）、（ｃ）はともに流体チャンバーの対向面の他の実施の形態を説明した図である。
【図４】第２の流路において溶融樹脂に局所的な凸部が形成されることを説明した図である。
【図５】（ａ）は流体チャンバーの他の実施の形態を説明した図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図６】（ａ）は流体チャンバーのさらに他の実施の形態を説明した図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図７】（ａ）は流体チャンバーのさらに他の実施の形態を説明した図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図８】成形されたフィルムの幅方向の厚み分布および長手方向（冷却ロールによる搬送方向）の厚み分布を測定した実験において使用した、従来のフィルム製造装置を説明した模式図である。
【図９】（ａ）は本発明の製造装置によって製造されたフィルムの幅方向の厚み分布に関する測定結果を示す図であり、（ｂ）は従来の製造装置によって製造されたフィルムの幅方向の厚み分布に関する測定結果を示す図である。
【図１０】（ａ）は本発明の製造装置によって製造されたフィルムの長手方向の厚み分布に関する測定結果を示す図であり、（ｂ）は従来の製造装置によって製造されたフィルムの長手方向の厚み分布に関する測定結果を示す図である。
【図１１】（ａ）はダイの出口と冷却ロールの相対的な配設位置関係によって双方の間の空間距離が相違することを説明した図であり、（ｂ）は冷却ロールの鉛直上方にダイの出口が配設されている製造装置において、冷却ロールの回転による引っ張りによって空間内の溶融樹脂の長さが長くなることを説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
以下、図面を参照して本発明のフィルムの製造装置と製造方法を説明する。
【００６６】
図１は、本発明のフィルム製造装置の一実施の形態を示した模式図であり、図２は図１のII部を拡大してダイの出口と冷却ロールの間の空間と流体チャンバーの一実施の形態を示した図であって、図２ａは、ダイの出口と冷却ロールの間の空間の溶融樹脂の変形を押し戻す方向に流体流路を流れる流体の流体圧が作用している状態を説明した図であり、図２ｂは図２ａのｂ−ｂ矢視図である。さらに、図３ａは、図２で示す実施の形態の流体チャンバーと冷却ロール、空間およびダイの間に形成される第１の流路、第２の流路および第３の流路と、流体チャンバーの対向面を説明した図であり、図３ｂ、図３ｃはともに流体チャンバーの対向面の他の実施の形態を説明した図である。
【００６７】
図示する製造装置１０は、溶融樹脂を押出す押出機２と、この押出機２に連通して所定幅の出口１ａを具備するダイ１と、ダイ１の下方に位置して所定の回転数で回転自在（Ｘ１方向）な冷却ロール３と、出口１ａから押出された（Ｚ方向）溶融樹脂ｆｌに対して流体を提供する流体チャンバー５を具備する流体提供部７と、冷却ロール３で溶融樹脂ｆｌが冷却固化されてできるフィルムＦＬを巻き取る（Ｘ２方向）巻取ロール４とから大略構成されている。
【００６８】
流体提供部７は、圧力エアを形成するコンプレッサ６と圧力エアを提供する流体チャンバー５から構成されている。
【００６９】
流体チャンバー５は、図２ｂで示すように矩形枠状の筒部（天板５ａ、側板５ｂ、底板５ｃ）と中央の流路５ｄから構成されており、図２ａで示すように、その冷却ロール３側の対向面は冷却ロール３と相補的形状を呈している。
【００７０】
筒部の天板５ａにおける冷却ロール３および空間Ｋに対向する対向面は、図２，３で示すように、冷却ロール３と相補的形状を呈した略直線状（曲面と直線の双方を含み、いずれであってもよい）の第１の領域５ａ１と、この第１の領域５ａ１からダイ１の出口１ａ側へ曲がって流体チャンバー５の上端面５ａ３と直交する第２の領域５ａ２から構成されている。
【００７１】
相互に直交する第２の領域５ａ２と上端面５ａ３の交点は、ダイ１の平坦な下端面１ｂに臨む出口１ａに対して所定幅だけセットバックした位置に配設されている。
【００７２】
出口１ａから下方へ押し出された溶融樹脂ｆｌは、空間Ｋ内を延びて冷却ロール３に接地し、回転する冷却ロール３によって巻き取られることになる。
【００７３】
コンプレッサ６で生成された流体ｆｄは、内部流路５ｄから冷却ロール３表面の溶融樹脂ｆｌに提供され、ここで、流体圧ｐを溶融樹脂ｆｌに付与しながら、溶融樹脂ｆｌと流体チャンバー５の間の隙間Ｓ（流体流路）を上方に流れていく。上方に流れる流体ｆｄは、対向面に沿う流体流路を流れる過程で出口１ａから下方の空間Ｋ内に延びる溶融樹脂ｆｌへ流体圧ｐを付与することにより、図３で示すように、出口１ａから鉛直下方に押出された溶融樹脂の特にこの出口１ａ近傍の空間Ｋ内の溶融樹脂を鉛直下方に延設させ、流体流路を介して第２の領域５ａ２に沿うようにしてロール面に達し、流体流路を介して第１の領域５ａ１に沿うようにしてロール面に密着する。
【００７４】
ここで、図３ａを参照して、図示する対向面を具備する流体チャンバー５と冷却ロール３とで形成される流体流路により、ダイ１の出口１ａから冷却ロール３表面に至る溶融樹脂の延設姿勢（搬送経路）が安定することを以下で説明する。なお、図４は、第２の流路において溶融樹脂に局所的な凸部が形成されることを説明した図である。
【００７５】
同図において、流体流路は、対向面の第１の領域５ａ１に対応する隙間Ｓ領域が第１の流路であり、次いで第２の領域５ａ２に対応する隙間Ｓ領域が第２の流路であり、次いで流体チャンバー５の上端面５ａ３とダイ１の下端面１ｂの間の隙間が第３の流路となっている。また、同図において、ｒ：第２の領域に対応する第２の流路の入口の対向面の曲率半径、Ａ：第１の流路の流路入口位置、Ｂ：第１の流路の流路出口位置（もしくは第２の流路の流路入口位置）、Ｃ：第２の流路の流路出口位置（もしくは第３の流路の流路入口位置）、Ｄ：第３の流路の流路出口位置、ｐＣ：チャンバー元圧、ｐ0：大気圧、ｐ2in：第２の流路の流路入口圧、ｐ2out：第２の流路の流路出口圧(第３の流路を考慮しないときｐ2out=p0)、Ｑ：流量、Ｔ：引取張力、第１の流路に関し、L1：長さ、a1：流路断面幅（隙間）、v1：流速、Re1：レイノルズ数、第２の流路に関し、L2：長さ、a2：流路断面幅（隙間）、v2：流速、Re2：レイノルズ数、第３の流路に関し、L3：長さ、a3：流路断面幅（間隙）、v3：流速、Re3：レイノルズ数である。
【００７６】
第２の流路において、溶融樹脂ｆｌの単位幅当りの引取張力T(N/m)、曲率半径ｒ(m)、第２の流路の流路断面幅a2(m)、静圧p(Pa)としたとき、下式が成立する。
ただし、流体が方向を変える際の遠心力と動圧は無視できるものとする。
【００７７】
つまり、第２の流路において、局所的に溶融樹脂ｆｌの流路断面幅a2が変動しても、引取張力T、静圧pが変化しない限り、式１が成立する元の曲率半径ｒ+a2に戻るのである。
【００７８】
また、第２の流路に対向する溶融樹脂ｆｌは曲面を有していることから、剛性があって局所的な凹凸は生じ難い。しかし、図４で示すように、第２の流路において何らかの外乱で局所的かつ瞬間的に凸部ｆｌ’が生じた場合は、この凸部ｆｌ’の裾野部分の曲率半径は負にならなければならない。このとき、第２の流路の圧力によって曲率半径が負の部分は存在し得ず、曲率半径は大きく緩やかになる。この結果、第２の流路の流路断面幅a2は大きくなるが、後述する自己復元性によって第２の流路の流路断面幅が狭くなる方向へ溶融樹脂ｆｌは動き、元の流路断面幅a2、曲率半径r+a2に戻るのである。この第２の流路に沿う溶融樹脂ｆｌの曲率半径は広範囲に設定することができ、曲率半径が小さいほど、ダイ１の出口１ａから冷却ロール３に接地するまでの距離を少なくすることができ、ネックインを効果的に抑制することが可能となる。
【００７９】
また、第２の流路へ連続した第１の流路の流路断面幅が狭くなっていることで、第２の領域５ａ２に対応する第２の流路を流れる流体ｆｄの絞り効果が得られ、第２の流路が流体チャンバー５の上端面５ａ３に至る流路断面幅が変化する過程において、この変化に対する自己安定性を溶融樹脂に持たせることができる。たとえば、流体チャンバー５から提供される流体の圧力が一定である条件下で、溶融樹脂が外乱(外気の乱れ等)によって第２の流路の流路断面幅を広げる方向へ動いた場合に、流体流路の流路抵抗の減少によって流体チャンバー５からの流量は増加し、第１の流路の流路断面幅は一定(流路抵抗は一定)であるために流速増加分だけ圧力損失が増加し、第２の流路での静圧が減少して溶融樹脂の第２の流路は狭くなる方向へ戻る。一方、溶融樹脂が第２の流路の流路断面幅を狭くする方向へ動いた場合、流体流路の流路抵抗の増加によって流体チャンバーからの流量は減少し、第１の流路の流路断面幅は一定(流路抵抗は一定)であるために流速増加分だけ圧力損失が減少し、第２の流路での静圧が増加して溶融樹脂の第２の流路は広くなる方向へ戻る。このように、第２の流路にて流路断面幅が変化する過程において、溶融樹脂はこの変化に対する自己安定性を有することになるのである。
【００８０】
仮に、第１の流路に流路抵抗が無く、溶融樹脂が第２の流路の流路断面幅を広げる方向へ動いた場合は、チャンバー内の元圧が第２の流路における圧力となり、流路断面幅が広がる方向へ溶融樹脂は動いてしまい、流体流路の自己安定性は無くなる。このため、流体流路の安定性に対して流路断面幅が絞られた第１の流路は必要条件となるのである。
【００８１】
第２の流路の流路断面幅が広くなると溶融樹脂の曲率半径は大きくなり、少ない静圧で引取張力とバランスすることになる。実際には流路断面幅が広くなった際に、第２の流路の静圧の減少分が溶融樹脂の曲率半径の増加による必要静圧の減少分より大きくなるように、第１の流路と第２の流路双方の形状を決定すればよい。
【００８２】
また、第１の流路を設けることで、引取速度や押出温度等の成形条件の変更によって溶融樹脂の引取張力Tが多少変化した場合でも、チャンバー運転条件を変更することなく第２の流路の流路入口の必要圧力ｐ2in＝T/(r+a2）にバランスする。チャンバー元圧と第１の流路の流路抵抗を適正に選択することによってこのバランス範囲を大きくとることができる。
【００８３】
このように、第１の流路を設けることで、結果的に第２の流路に沿ったダイ１の出口１ａから冷却ロール３に接地するまでの溶融樹脂の空間内における延設姿勢（搬送経路）が安定する(拘束される)。また、第１の流路により、流路に流れる流量を絞ることが可能となって膜揺れ防止効果も高くなる。
【００８４】
第２の流路の流路断面幅の自己安定性に関しては、外乱によって変動する流路抵抗の第２の流路の入口Ｂ（第１の流路との境界）と出口Ｃ（第２の流路と流体チャンバー５の上端面５ａ３の境界）の静圧差に対する、一定の流路抵抗を持つ第１の流路の入口Ａと出口Ｂの静圧差の比が大きいほど自己安定性は高くなる。つまり、定常時の第１の流路の流路抵抗/第２の流路の流路抵抗の値が大きいほど、第２の流路の自己安定性が高くなる。すなわち、この比を大きくして、少なくとも曲率半径の変化の影響分より静圧の変化の影響分が大きくなるように調整しなければならない。
【００８５】
また、自己安定性は、第２の流路の流路断面幅の変化に対して、圧力変化が生じる際の圧力変化量の大きさと流量変化量の大きさで評価することができる。第２の流路に対して第１の流路の流路抵抗を大きくすると、第２の流路の入口Ｂでの必要静圧が同じ場合は、チャンバー元圧ｐＣは増加し、第２の流路の流路断面幅a2が変わった場合は、必要静圧の圧力変化量は大きく、流量の変化量は小さくなる。このように、第１の流路の流路抵抗を大きくすることによって自己復元力は増していく。
【００８６】
また、第１の流路の流路抵抗は高い方がよいが、流量Qと圧力損失の関係式では流路抵抗は流路長さに比例し、流路断面幅の３乗に反比例する。第１の流路の流路長さL1を長くすれば、流路抵抗は増えるものの、流体チャンバー５内の圧力で溶融樹脂を冷却ロール３に押付ける位置がダイの出口１ａから遠くなってしまう。すなわち、溶融樹脂は冷却ロール３に接地した後に速やかに密着し、冷却固化する観点では不利になり、ネックイン量は増加してしまう。一方、流路断面幅a1を小さくすると、流路抵抗が３乗で増加することから効果的といえる。従来のフィルム製造装置では、冷却ロール表面の樹脂の両端部の厚みが厚く、この流路断面幅を狭くすることができなかったが、図示するフィルム製造装置１０ではネックインが小さく、冷却ロール３表面の樹脂の両端部の厚み増加分が少なくなることからこの流路断面幅a1を狭くすることができる。この流路断面幅a1の寸法に関しては、実用上1mm以下が適用され、0.5mm以下がより好ましいことが確認されている。
さらに、第１の流路の流路抵抗/第２の流路の流路抵抗の値が大きいほど好ましいが、実用上は０．３倍以上を確保するのが望ましい。
【００８７】
また、第２の流路内にはその入口Ｂから出口Ｃまで圧力損失が存在することから、第２の流路の流路断面幅a2を一定とするには、その曲率半径rを出口側、すなわち、流体チャンバー５の上端面５ａ３との交点に向かって増加させる必要がある。一方、圧力損失は流路長さに比例することから、対向面の第２の領域の曲率半径ｒを上端面５ａ３との交点に向かって増加させる形状とすることで、第２の流路の曲率半径ｒと単位流路断面幅当たりの引張張力T、第２の流路の入口Ｂ、出口Ｃの静圧と第２の流路の長さL2に関する以下の関係式（式２）を満たすことができる。
ここで、ｒ：第２の流路の曲率半径(m)、ａ2：第２の流路の流路断面幅(m)、ｒ＋ａ2：溶融樹脂の曲率半径(m)、Ｔ：単位流路断面幅当たりの引取張力(N/m)、ｐ2in：第２の流路の入口の静圧(Pa)、ｐ20ut：第２の流路の出口の静圧(Pa)、Ｌ２：第２の流路の長さ、ｘ：第２の流路における入口からの距離(０≦ｘ≦Ｌ２)
【００８８】
式２において、第２の流路の出口Ｃの静圧を大気圧とすれば、ｐ20utはゼロとなり、ｒは無限大、すなわち直線となることから、逆に第２の領域を、図３ｂで示す流体チャンバー５Ａのように、その対向面を湾曲部５ａ２’と該湾曲部５ａ２’に連続して上端面５ａ３に対して直交する直線部５ａ２”から構成することによって、第２の流路の出口Ｃの静圧を大気圧程度に調整することができる。
【００８９】
また、第２の流路での出口Ｃ付近で動圧が無視できない場合、すなわち出口Ｃで負圧によって溶融樹脂の空間Ｋ内の延設姿勢に影響が大きい場合は、第２の流路の出口Ｃでの動圧を減少させるべく、出口Ｃでの流路を拡大することによって動圧(流速)を減少させることができる。すなわち、図３ｃで示す流体チャンバー５Ｂの対向面における第２の領域を、第１の領域からダイ１の出口１ａ側へ曲がる湾曲部５ａ２’と、該湾曲部５ａ２’に連続して第２の流路の流路断面を大きくする方向であって出口１ａから遠ざかる方向に傾斜して上端面５ａ３に交差する直線部５ａ２’’’とから構成するものである。
【００９０】
また、図２，３で示すように、ダイ１の平坦な下端面１ｂと流体チャンバー５の平坦な上端面５ａ３の間には第３の流路が形成され、流体流路を流れた流体は、第３の流路を流れた後に該第３の流路の流路断面幅よりも大きな流路断面幅を有して大気に通じる下流側へ放出される（図２の放出流体ｆｄ１）。このように、第３の流路の流路断面幅a3を出口Ｄ側に向かって大きくして流路断面を大きくすることにより、動圧(流速)を減少させることができる。
【００９１】
ここで、第３の流路における流体圧が大気圧より大きくなるように該第３の流路の流路断面積が調整されている。第２の流路から連続する第３の流路の流路断面幅a3を調整することでその流路断面積が調整され、ダイ１の出口１ａ近傍における溶融樹脂への負圧の影響を無くすことができる。この場合、負圧の発生が第３の流路の出口Ｄ側へ移動するために、空間Ｋ内で延設する溶融樹脂は負圧の影響を受けなくなる。
【００９２】
なお、流体圧ｐや冷却ロール３の回転速度、溶融樹脂の押出し速度等の調整は、不図示の制御用コンピュータによって調整することができる。また、必要に応じて空間Ｋ内における溶融樹脂の延設姿勢（鉛直方向など）を視認できるＣＣＤカメラやビデオカメラを図示する装置が備えていてもよく、たとえば所定の回転数で冷却ロールを回転させ、所定の押出し速度で溶融樹脂が押出された際の空間内における溶融樹脂の延設姿勢をビデオカメラ等でモニタリングし、たとえばこのモニタ画像を視認しながら、空間内における溶融樹脂の延設姿勢が所望の姿勢となるように圧力エアの流体圧を調整することもできる。
【００９３】
また、エアチャンバー５から提供される圧力流体ｆｄによる流体圧ｐによって溶融樹脂ｆｌを冷却ロール３に速やかに押し付けて密着させ、冷却固化することにより、押出された溶融樹脂ｆｌの幅と同程度の幅を有するフィルムＦＬの製造を保証することができる。
【００９４】
ここで、フィルム成形用の樹脂材料は特に限定されるものではないが、たとえば、加熱によって流動性を呈する熱可塑性樹脂樹である、ポリオレフィンやポリエステル、ポリアミドやそれらの変性体、混合体などを適用できる。
【００９５】
また、図５，６，７は、流体チャンバーの他の実施の形態を説明した図である。
【００９６】
図５で示す流体チャンバー５Ｃは、その内部の流路が３区画に画成され、流体チャンバー５Ｃの幅方向端部領域の流路５ｅ、５ｅと、それらの内側の内部領域５ｄから構成され、内部領域５ｄから流体流路に提供される流体の流体圧に比して幅方向端部領域の流路５ｅから提供される流体の流体圧が相対的に高圧に調整されているものである。
【００９７】
流体チャンバーから流体流路に提供された流体は、実際には、第１の流路、第２の流路、および第３の流路のいずれにおいても流路の途中で、溶融樹脂の幅方向（これはフィルムの幅方向となる）の両端部から外側へ漏れる。また、溶融樹脂のこの両端部では小さいながらもネックインが生じた場合に、溶融樹脂膜は厚くなり、その分は引取張力が増加することになる。そこで、流体チャンバーの幅方向端部領域、すなわち、溶融樹脂の両端部が通過する部分の圧力を、その内側領域に対して高圧に設定可能とする。そこで、図示するように、幅方向端部領域の流路５ｅから提供される両端部の高圧流体により、第１の流路以降の各流路における端部から漏れるエア分を補充することができる。さらに冷却ロール３表面での溶融樹脂の端部を高圧で密着させる作用も奏するため、固化するまでに発生するネックインを効果的に抑制することができる。
【００９８】
また、図６で示す流体チャンバー５Ｄは、筒部の幅方向端部領域において内部流路５ｄとは別途の流路５ｆが開設されたものであり、この別途の流路５ｆは、対向面の第２の領域５ａ２の途中位置で該対向面に臨む開口を有している。
【００９９】
流体チャンバーから供給されて流体流路を流れる流体とは独立した流体を提供するための流路断面が絞られた別途の流路５ｆを筒部の幅方向端部領域に設け、この別途の流路５ｆから提供される流体により、第２の流路以降の各流路における端部から漏れるエア分を補充し、溶融樹脂の曲率半径や引取張力にバランスするに必要な静圧を確保することができる。
【０１００】
ここで、別途の流路５ｆから提供される流体の温度を相対的に高温とすることで、溶融樹脂の温度を高温に保つことができ、幅方向全体の引取張力を下げることが可能となる。
【０１０１】
さらに、図７で示す流体チャンバー５Ｅは、筒部の幅方向の２つの側板５ｂにローラー５ｇが取り付けられ、該ローラー５ｇが冷却ロール３に回転自在に接触して少なくとも第１の流路の流路断面幅を保証するものである。
【０１０２】
ローラー５ｇにより、特に第１の流路における流路断面幅を精度良く確保することができ、さらには、ローラー５ｇの位置を調整することで第１の流路の流路断面幅を容易に変更することができる。
【０１０３】
[実数値を適用した計算結果]
溶融樹脂の引取張力は、樹脂及びその成形条件によって概ね決まっており、この値は、市販のキャピラリーレオメーター等で測定することができる。ここで、引取張力が分かれば装置の仕様は計算にて決定可能であることから、本発明者等は以下で示す各種の計算をおこなった。
【０１０４】
（計算における仮定）
圧力変化にともなう温度変化や密度変化は小さいため、等温の非圧縮性粘性流体とする。また、第２の流路、第１の流路での流体の速度はフィルム成形速度に比べて大きいため、固定平行平板間の流れとする。例えば、フィルム成形速度が20mpm(0．33[m/s]の場合、これは流体チャンバー内の内部流路の風速に比べて小さいことから固定平板間流れで近似することができる。さらに、第２の流路での樹脂の引取張力は静圧によって支えられるとする。つまり、流量が少ないため、第２の流路での流体が向きを変える際の動圧や遠心力、さらには流体流路の急縮小や急拡大にともなう圧力損失は無視できるものとする。
【０１０５】
（実計算結果）
溶融樹脂の単位幅当りの引取張力：T=5(N/m)、
第１の流路に接する第２の流路に対応する第２の領域における曲率半径：r=5×10-3(m)、
第１の流路の流路断面幅：a1=0.3×10-3(m)、
第２の流路の流路断面幅：a2=0.3×10-3(m)、としたき、第２の流路の流路入口での必要静圧は、
【０１０６】
第２の流路の入口Ｂから出口Ｃに曲率半径を増やし、出口Ｃで無限大(直線)とすれば、第２の流路の流路断面幅を一定とすることができる。第２の流路入口Ｂにおいてp2in=943(Pa)、出口Ｃにおいてp0=０(大気圧)として、第２の流路の圧力損失はΔp2＝p2in -p0=943(Pa)となる。流体粘度：μ=18×10-3(Pa・s)とし、必要流量Qについて、層流域では次の式が成立つ。なお、今回は層流域が対象となっているが、乱流域でも計算式が異なるだけで同様の考え方で計算できる。
【０１０７】
このときの第２の流路、第１の流路の流体の速度ｖは、ｖ=ｖ1= ｖ２ (∵a1=a2)
【０１０８】
ここで、流体の動粘度γ=μ/ρ(m2/s)、密度ρ=1.2(kg/m3)、流路の平均深さm＝断面積(m2)/濡れ縁(m)となる。よって、
【０１０９】
レイノルズ数Reは、
【０１１０】
流体の流れは層流域となり、層流を対象とした圧力損失と流量の関係式で問題ないことが確認できた。
【０１１１】
流量Q=0.0118(m3/s)なので、第１の流路における圧力損失Δp1は、
【０１１２】
第１の流路及び第２の流路内の流速ｖによる動圧pｖは、
【０１１３】
よってチャンバー内の元圧力pcは、
【０１１４】
このように、溶融樹脂の引取張力を測定しておけば、第１の流路、第２の流路および流体チャンバー内の圧力を決定することができる。
【０１１５】
次にこの例で流路の自己安定性について計算してみる。最初に第２の流路の流路断面幅が50％広くなったa2=0.45×10-3(m)の場合の流量Qを求める。
【０１１６】
ここでチャンバー元圧pc、第１の流路の圧力損失Δp1、第２の流路の圧力損失Δp2、第２の流路の速度(流体出口速度)の関係は次のようになる。
【０１１７】
(ｂ）、（ｃ）、(ｄ)式を(ａ)式に代入してQについて整理すると、
【０１１８】
上式をQについて解くと、Q=0.01648(m3/s)となる。このとき、（ｄ）式よりV2=24.3(m/s)となる。さらにQは一定なのでV1=(a2/a1）V2=36.4(m/s)となる。
【０１１９】
よって、第１の流路のレイノルズ数Re1、第２の流路のレイノルズ数Re2は、
【０１２０】
また式(ｂ)、(ｃ)では、Δp1＝2185(Pa)、Δp2＝388(Pa)となり、第１の流路の圧力損失が上昇して第２の流路入口の静圧p2inは、p2in＝p2in−p0＝Δp2＝388(Pa)となる。
【０１２１】
さらに、第２の流路が拡大したときの曲率半径ｒ＋a2、引取張力Tとバランスする必要静圧力分p2inを確認すると、p2in=T/(ｒ＋a2)=5/((5＋0.45)×10-3)=917(Pa)となり、第２の流路の圧力低下分よりも高く、拡大した流路断面幅が狭くなる方向へ戻る自己復元力を持つことが分かる。仮にこの値が第２の流路での静圧よりも低くなると、流路断面幅は広がる方向へ大きくなり、自己復元力は無くなる。
【０１２２】
つまり、上記する(ｄ)式の第２の流路の流路断面幅が広くなった場合、溶融樹脂の曲率半径は大きくなって少ない静圧で引取張力とバランスすることになるが、実際には流路断面幅が広くなった際に第２の流路の静圧の減少分が溶融樹脂の曲率半径の増加による必要静圧の減少分より大きいために、溶融樹脂は第２の流路の流路断面幅が狭くなる方向へ戻ることが確認できた。このようにして、自己復元力が保持できるように、第１の流路および第２の流路の形状を決定すればよい。
【０１２３】
次に、第２の流路の流路断面幅が50％狭くなったa2=0.15×10-3(m)の場合を同様に計算すると、流量Q及び流路の流速ｖは、Q=0.0036(m3/s)、ｖ1=8.0(m/s)、ｖ2=15.9(m/s)となり、レイノルズ数Reは、Re1=320 <2000、Re2=318 <2000となる。
【０１２４】
圧力損失については、Δp1＝479(Pa)、Δp2＝2297(Pa)である。つまり、ｐ2in＝2297(Pa)となり、第１の流路の圧力損失が減少し、第２の流路入口での静圧が増加する。さらに、第２の流路が狭くなったときの曲率半径ｒ＋a2、引取張力Tとバランスする必要静圧力分p2inは、p2in=T/(ｒ＋a2)=5/((5＋0.15)×10-3)=970(Pa)である。この値は実際のｐ2in＝2297(Pa)よりも低いことが分かる。以上より、狭くなった第２の流路の流路断面幅が広がる方向へ自己復元力を持つことが確認できた。
【０１２５】
また、第２の流路の長さL2のみを長くした場合を前記同様に計算すると、L2=50×10-3(m)のとき、チャンバー元圧pc=4500(Pa)(定常時のp2in=943(Pa)、Q=0.0118(m3/s)は同じ)となり、第２の流路の流路断面幅が50％広がったとき、曲り流路の入口圧p2in=345(Pa)、Q=0.0145(m3/s)となり、第２の流路の流路断面幅が50％狭くなったとき、第２の流路の入口圧p2in=2994(Pa)、Q=0.0047(m3/s)となり、L2=25×10-3(m)に比して圧力変化量が大きく、流量変化量は小さいことが分かる。
【０１２６】
第１の流路で大気開放した場合、速度は０に近づき、第１の流路出口の速度(動圧)は静圧に変化する。このとき生じる静圧分は負圧になる。
となり、大気開放出口から流速の減少にともなって最大で-412(Pa)の負圧が生じる。
【０１２７】
この負圧分がダイ出口の溶融樹脂の経路に悪影響を及ぼす場合、長さL3、流体断面幅a3からなる第３の流路を追加することで、大気開放位置を溶融樹脂から離すことができる。第３の流路で動圧分を静圧分へ完全に変換する場合、L3=10×10-3[m]とすると、流体流路幅a3は以下のようになる。
【０１２８】
このようにa3、L3による効果は計算可能だが、ａ3を本寸法とした場合、溶融樹脂出口に412Paの静圧が陽圧分として増加する。実際には、流路断面幅a3をこの計算値より大きくしておき、ある程度の流路抵抗が見込める寸法にしておけば、負圧発生をダイ出口から離れた位置に移動させることが可能となる。さらには、ダイ出口近傍の溶融樹脂が安定するように調整することが望ましい。
【０１２９】
[成形されたフィルムの幅方向の厚み分布および長手方向（冷却ロールによる搬送方向）の厚み分布を測定した実験とその結果]
本発明者等は、図７で示す本発明の製造装置と、図８で示す従来の製造装置を使用して実施例および比較例のフィルムを製造し、双方のフィルムの幅方向の厚み分布と長手方向（冷却ロールによる搬送方向）の厚み分布を測定する実験をおこなった。
【０１３０】
まず、図８を参照して本実験で使用した従来の製造装置を概説すると、この製造装置は、冷却ムラを防止するためのエアチャンバー８とサクションチャンバー８’を備え、冷却ロール３上での幅縮を防止するためにフィルム端部を拘束するエアノズル９とエッジピンニング９’を備えたものである。
【０１３１】
一方、本発明の製造装置における第１の流路、第２の流路および第３の流路に関し、第１の流路では、L1=25×10-3(m)、a1=0.3×10-3(m)であり、第２の流路では、L2=15×10-3(m)、a2=0.3×10-3(m)であり、第３の流路に接する曲率半径ｒ=5×10-3(m)であり、第３の流路では、L3=10×10-3(m)、A3=0.5×10-3(m)である。ここで、第１の流路a1の数値に対しては流体チャンバーの機械精度や据付精度が重要となるが、その側板にローラーを備え、ローラーを冷却ロール表面に接触させることで、その間隙を容易に設定できる。またローラーの位置やローラー径等を調整することで、流路断面幅の調整が可能となっている。流路断面幅の数値は、フィルムの最厚部よりも大きい数値ならば設定可能である。流体チャンバーに関しては、幅b=1.53(m)、チャンバー内圧力pc約3000(Pa)、チャンバー側板にローラーを設置した。
【０１３２】
本実験では樹脂材料としてイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート(イソフタル酸15mol％(単位幅1(m)当りの溶融張力5(N/mm))を使用した。また、押出機はφ65mmの二軸押出機を、ダイは1500mm幅で単層コートハンガーのＴダイを使用し、冷却ロールはφ600mmのものを使用した。また、溶融樹脂の押出量を100kg/hr、押出温度は260℃とし、冷却ロール温度を40℃、引取速度を20mpm(0.33(m/s))とした。
【０１３３】
キャピラリーレオメーター((株)東洋精機製作所製CAPILOGRAPH 3A)にてメルトテンション(溶融張力)を測定した。単位面積当りの溶融張力の測定値は、6.4×10-3(N/mm2)であり、ダイス幅1m当りでは0.64×10-3(N/mm2)×0.8(mm)(ダイス出口スキマ(リップ幅))＝5×10-3(N/mm)＝5×10-3×1×103(N/m)≒5(N/m)である。
【０１３４】
図８で示す従来の製造装置においては、ダイの出口と冷却ロール間の鉛直方向の空間長さは、実施例の空間長さと同じであった。ただし、比較例ではダイから押出された溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に引き取られ、実際のエアギャップは約30mmとなっている。また、エアチャンバー８とサクションチャンバー８’は膜揺れの発生を防止するためにそれぞれ50Pa、-15Paに設定し、エッジピンニング９’の出力は12kV、0.15mAとした。
【０１３５】
図９ａは実施例のフィルム、図９ｂは比較例のフィルムそれぞれの幅方向の厚み分布に関する測定結果を示しており、図１０ａは実施例のフィルム、図１０ｂは比較例のフィルムそれぞれの長手方向の厚み分布に関する測定結果を示している。なお、実施例、比較例に関する図示の厚み分布データに関しては、フィルムの成形速度が20mpm、厚みはおよそ45μmのものである。
【０１３６】
図９ｂより、比較例のフィルムにおける平坦な部分はおよそ1200mmであり、概ねＴダイの幅から300mmを差し引いた値が製品幅となっている。なお、この比較例では、フィルム端部が拘束されているために一軸伸長流動する最エッジ部が厚くなっており、中央のフィルム製品部の平面伸長流動する領域との境界で薄くなる部分も確認できる。
【０１３７】
一方、図９ａより、実施例のフィルムにおける平坦な部分はおよそ1400mmであり、概ねＴダイの幅から100mmを差し引いた値が製品幅となっている。なお、その最端部にはわずかにネックインが確認できるものの、ダイから押出された溶融樹脂はほぼ全幅に亘って平面伸長流動を呈しており、比較例に比して最大製品幅が大幅に広くなっている。
【０１３８】
このように、本発明の製造装置や製造方法を適用することで同一幅のダイから製造されるフィルムの最大製品幅を大幅に増大することができ、エッジトリム代を大幅に削減することができる。そして、この効果はダイの出口と冷却ロールの間の空間長さの短縮に応じて大きくなるものである。さらに、溶融樹脂が冷却ロールへ接地した後の速やかな密着が実現していることで、その効果が大きくなっているものと考えられる。
【０１３９】
また、図１０ａ，ｂを比較することにより、実施例のフィルムの厚み変動は、比較例のフィルムに比して変動量が少なく、良好な結果となっている。このことより、エアチャンバーから提供された圧力エアの上方への流れによるエア流量が膜揺れを発生させない程度に絞られ、しかも、このエア流れに沿って整流が形成されていることが分かる。
【０１４０】
また、ダイの出口と冷却ロールの間の空間長さをさらに短縮することで、非拘束で伸長する溶融樹脂の長さが短くなるために長手方向の厚み変動をさらに小さくすることができる。
【０１４１】
上記する実験結果より、本発明の製造装置、製造方法で製造されたフィルムは、従来の製造装置、製造方法で製造されたものに比して、フィルムの厚みや配向、さらに外観のすべてにおいて均一性に優れたものとなっている。また、ネックインの抑制とトレードオフの関係にあるメヤニの抑制効果にも優れたものとなっている。
【０１４２】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１４３】
１…ダイ、１ａ…出口、１ｂ…下端面、２…押出機、３…冷却ロール、４…巻取ロール、５、５Ａ、５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ…流体チャンバー、５ａ…筒部の天板、５ａ１…第１の領域（対向面）、５ａ２…第２の領域（対向面）、５ａ２’…第２の領域の湾曲部、５ａ２”… 第２の領域の直線部（垂線）、５ａ２’’’…第２の領域の直線部（傾線）、５ａ３…上端面、５ｂ…側面（側板）、５ｃ…底板、５ｄ…内部流路、５ｅ…幅方向端部領域の流路、５ｆ…別途の流路、５ｇ…ローラー、６…コンプレッサ、７…流体提供部、１０…製造装置、ｆｄ…流体、Ｋ…空間、Ｓ…隙間、ｐ…流体圧、ｆｌ…溶融樹脂、ＦＬ…フィルム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂を溶融してダイから押出し、冷却ロールで引取りながらフィルムを製造するフィルム製造装置と製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイもしくは金型の出口から押出された溶融樹脂は、その下方の冷却ロールに接地するまでの空間（エアギャップ）において自由表面でその形が形成される伸長流動変形を受けることが一般に知られている。そして、この伸長流動変形の際には、溶融樹脂がネックインと呼ばれる、幅が狭くなる挙動を示すことが往々にしてある。
【０００３】
このネックインによってフィルムの端部は中央部に比して相対的に厚くなってしまうことから、フィルムの両端部の相対的に厚い領域をキャスティング後にトリム除去して最終製品としてのフィルムの巻き取りがおこなわれる。このことから、ネックインの大きなフィルムの幅は自ずと狭くなってしまい、トリム除去される樹脂量が増加することから原材料樹脂の無駄が多くなってしまい、樹脂の利用効率の低下の原因となっている。
【０００４】
上記する溶融樹脂のネックインについてより詳細に説明するに、このネックインは、ダイの出口から押出された溶融樹脂が冷却ロールに接地し、冷却されて固化されるまでの間で発生する。厳密には、このネックインの発生は以下のような、溶融樹脂の流動形態の相違に起因するものである。
【０００５】
すなわち、溶融樹脂の流動形態は、幅固定された部分であるフィルムの中央部(製品となる部分)が平面伸長流動となり、その長手方向のみならずその幅方向にも力が作用する。
【０００６】
一方、フィルムの両端部の流動形態は自由に縮む一軸伸長流動となるが、これに加えて、フィルム中央部の平面伸長流動のうちの幅方向への流動による力を受けてネックインが生じる。このネックインの発生によって、フィルムの幅方向で厚みの分布が生じてしまい、その両端部が自由に縮むことによって該両端部では厚くなる部分が発生してしまう。
【０００７】
さらに、フィルムの両端部は、その一軸伸長流動と中央部の平面伸長流動の境界において、双方からの圧力を受けて薄くなってしまうこともある。
【０００８】
従来のフィルム製造方法で得られたフィルムにおいては、このフィルム両端部の厚みの凹凸部分をトリム除去した幅寸法が最大製品幅となっていたために、既述するように樹脂の利用効率が悪いという課題があった。なお、このネックインの量は溶融樹脂がダイの出口から冷却ロールへ接地する非拘束な状態が長いと大きくなる傾向を示し、冷却ロール上において固化が完了するまでその量は増加する傾向にある。
【０００９】
このように、ネックインはダイの出口から冷却ロールまでの空間距離、すなわちエアギャップの長さを短くすることで減少させることができるものの、ダイの出口の先端形状や冷却ロールの配置態様等を鑑みるに、この空間距離の短縮には幾何学上の限界がある。
【００１０】
そこで、図１１ａで示すように、押出機Ｅに通じるダイＤの出口Ｄ’を冷却ロールＣＲの頂点の上方に配置すれば、出口Ｄ’と冷却ロールＣＲの間の空間距離：ｔ１を短くすることができる。すなわち、同図の二点鎖線で示すように、それ以外の配設形態でダイＤが配設された場合の空間距離：ｔ２に比して短い空間距離：ｔ１となるのである。
【００１１】
しかし、フィルムを成形するに当たり、図１１ｂで示すように、冷却ロールＣＲの回転方向（Ｘ１方向）へ溶融樹脂が引き取られるために、言い換えれば、冷却ロールＣＲの接線方向で引取ろうとする張力によって、溶融樹脂が鉛直下方から回転方向に傾斜した斜め方向で引き取られるために、実際の溶融樹脂のエアギャップ内における長さ（空間距離：ｔ３）は上記する空間距離：ｔ１に比して大幅に長くなるのである。さらに、このように斜め方向に溶融樹脂が引っ張られることでダイの出口にいわゆるメヤニ（樹脂付着物）が付着し易くなってしまい、また、フィルム表面にはスジ状の欠けが発生して品質上の問題となってしまう。このｔ１をさらに短く設定すると、溶融樹脂は鉛直下方に対して直交する方向に引き取られる形態に近づくことになるが、この場合にはスエルした溶融樹脂がダイ出口に接触してしまい、フィルム製造ができなくなるといった問題が生じ易くなる。なお、同図において、溶融樹脂ｆｌが冷却固化されてできたフィルムＦＬは巻取ロールＭＲで巻取られることになる。
【００１２】
ところで、上記するメヤニが最も生じ難い冷却ロールに対するダイの出口の配設形態は、図１１ａの二点鎖線で示す配設形態である。すなわち、この配設形態においては、冷却ロールＣＲの接線上にダイの出口Ｄ’が存在することから、該出口Ｄ’から鉛直下方に押出された溶融樹脂は回転する冷却ロールＣＲに対してその接線方向から冷却ロールＣＲ表面に接触し、鉛直下方に引っ張られながら引き取られることとなるために、ダイの出口Ｄ’にメヤニが最も付着し難くなる。
【００１３】
しかしながら、図１１ａの二点鎖線で示す配設形態では、幾何学的な制約などから溶融樹脂のエアギャップ内における長さが長くなってしまい、ネックインを抑制する上では必ずしも好ましい配設形態とは言い難い。
【００１４】
このように、現状のフィルム製造装置を構成する冷却ロールとダイの特に出口の位置関係に関しては、ネックインの抑制とメヤニの防止がトレードオフの関係となっていることから、双方の課題をともに１００％解消するのではなくて、双方の課題をともにある程度解消できるような配設形態が適用されているのが現状であり、たとえば図１１ａにおける実線と二点鎖線の間の適所にダイの出口が配設されている。
【００１５】
ところで、上記するネックインを抑制する技術として、冷却ロールに接地した溶融樹脂の両端をエアノズルで押える、もしくは静電荷によるクーロン力を利用してその両端部を冷却ロールの表面に拘束する、もしくはそれらを併用する技術が特許文献１に開示されている。
【００１６】
しかし、この技術は、溶融樹脂が冷却ロールに接地した後にネックインを抑制するものであることから、実際には高いネックイン抑制効果を期待し難いものであり、上記するように、ダイの出口と冷却ロールの間の空間距離を可及的に短くした場合のネックイン抑制効果に比して格段に劣るものである。
【００１７】
また、冷却ロールに接地した溶融樹脂が冷却固化されるロール面が不均一な場合に、成形されたフィルムに局所的な歪みや伸び量のばらつきや厚みの分布が生じてしまい、さらには樹脂の配向分布も悪化してしまう。さらに、エアムラと呼ばれるロール表面粗度のばらつきに起因してフィルムに外観ムラが生じることもある。これらの問題は、溶融樹脂と冷却ロールの密着力を高めることにより、その厚み分布等のフィルムの特性を均一化することで解消できる。
【００１８】
この溶融樹脂と冷却ロールの密着力を高めることに関し、静電荷を利用して双方の密着力を高める技術が特許文献２に開示されている。この技術は、静電荷を印加する際にワイヤー状の電極を使用するものであるが、ダイ出口近傍に電極を設置した場合に、ダイ側への放電が発生してしまうことから高いエアギャップ短縮効果を期待することはできない。すなわち、ダイの出口から冷却ロールに接地するまでの溶融樹脂の経路を変え得る技術となるものの、他の装置に対する放電防止のためのスペースが必要となり、結果としてエアギャップの短縮は困難である。また、密着力を確保するために溶融樹脂と電極間の距離を狭くしたり、あるいは電圧を高くするといった方策があるが、これらを実施した場合にはフィルムに放電跡が残る可能性があり、運転条件の設定も難しいという課題がある。さらに、フィルムの成形に当たって帯電可能な樹脂の使用を前提とするものであることから、使用樹脂材料が大幅に制限されてしまうという課題を有している。
【００１９】
また、エア圧を利用して、溶融樹脂と冷却ロールの間の密着力を向上させる技術が特許文献３に開示されている。より具体的には、エアノズルを利用してエア動圧を樹脂に直接衝突させるものであるが、このようにエア動圧を樹脂に直接衝突させることによって金型側へのエアのもれ量が多くなってしまい、膜揺れと呼ばれる溶融樹脂の振動が生じたり、冷却された金型に対して全体的に均一なフィルムを得るために極めて困難な運転調整が余儀なくされる。
【００２０】
また、特許文献４で開示されるように、負圧を形成したサクションチャンバーによって溶融樹脂と冷却ロール間のエアの巻込みを防止し、双方の密着力を確保する技術も存在する。
【００２１】
さらにエアチャンバーを利用した技術が特許文献５，６に開示されているが、これらの技術は膜揺れを防止するために金型側へのエアの漏れを防止することを目的としたものであり、積極的に金型側へエア層を形成するものではない。またこれらのエアチャンバーは、その圧力が高くなるとその効果が大きくなるものの、実際には圧力上昇に伴って金型側へ漏れるエア量が増加することから、これがエアギャップ中の溶融樹脂の膜揺れの原因となり、チャンバーの加圧条件が制約されてしまう。この技術において、エアチャンバーと冷却ロールのダイ側の隙間は、ネックインがあるために両端のいわゆる耳部が厚くなり、したがってその厚み分以上の隙間を設けておく必要があることから、この大きな隙間を介して大量の不安定なエアがダイ出口側に漏れてしまい、これが膜揺れの要因となってしまう。したがって、チャンバー本体をダイから離して設置せざるを得ず、結果的に溶融樹脂が冷却ロールへ接地するまでの距離が長くなってしまうのである。
【００２２】
以上より、ダイの出口から押し出されて冷却ロールの表面に接地するまでの溶融樹脂の長さ（空間距離）を可及的に短くすることによって高いネックイン抑制効果を奏するとともに、膜揺れを効果的に抑制することができ、さらには、このネックインの抑制とトレードオフの関係にあるメヤニも効果的に抑制することのできる技術の開発が当該技術分野において切望されている。
【００２３】
さらに、溶融樹脂の膜揺れを抑制しながら、該溶融樹脂と冷却ロールの間の高い密着力を確保してその冷却固化を速やかに実施することにより、厚み分布等のフィルムの特性が全体的に均一化されたフィルムを製造することのできる技術の開発が切望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開２００６−２７１３３号公報
【特許文献２】特開平１１−５８４９８号公報
【特許文献３】特開昭４１−１９７０６号公報
【特許文献４】特開２００２−１７８３８９号公報
【特許文献５】特開平８−２５８１１７号公報
【特許文献６】特開２０００−２５４９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、ネックイン抑制効果と膜揺れ抑制効果に優れ、さらに、ネックインの抑制とトレードオフの関係にあるメヤニの抑制効果にも優れたフィルム製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前記目的を達成すべく、本発明によるフィルム製造装置は、ダイの下端面に開設された出口から下方に押出された溶融樹脂を該出口の下方に位置して回転する冷却ロールで引取り、冷却ロールで溶融樹脂を冷却および固化してフィルムを製造するフィルム製造装置であって、前記フィルム製造装置は、前記出口とその下方の前記冷却ロールの間の空間に流体を提供する流体チャンバーをさらに備え、前記流体チャンバーは前記空間および前記冷却ロールに対向する対向面を有しており、前記流体チャンバーから提供された流体は、前記対向面に沿う流体流路をダイ側に流れながら、前記空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に流体圧を付与させるようになっているものである。
【００２７】
本発明の製造装置は、ダイの出口とその下方に位置する冷却ロールの間の空間（エアギャップ）に圧力エア等の流体を提供する流体チャンバーを備えたものであり、出口から押出されて回転する冷却ロールに接地した溶融樹脂がこの冷却ロールの回転方向に引っ張られてたとえば斜め方向に変形しようとするのを、空間に提供された流体の圧力によって押し戻すことにより、空間内の特にダイの出口近傍における溶融樹脂の姿勢を可及的にダイ出口から鉛直下方に延びる姿勢とすることができ、これによってメヤニを効果的に抑止しながら、溶融樹脂の空間内における長さも可及的に短くすることによってネックインを抑制することのできる装置である。
【００２８】
流体チャンバーは上記する空間と冷却ロールに対向する対向面を有し、流体チャンバーから提供された流体がこの対向面に沿う流体流路をダイ側に流れるようになっており、空間内に押出された溶融樹脂はこの流体の流れを介して対向面の線形に沿うようにして空間から冷却ロールへ提供される。回転する冷却ロールに接地した溶融樹脂はこの冷却ロールの回転方向への引張りを受けるものの、対向面の形状に沿う流体流路を流れる流体から流体圧を受けることにより、空間内の溶融樹脂は対向面に沿う延設姿勢を形成することになる。
【００２９】
ここで、流体チャンバーの対向面は、冷却ロールのロール面と相補的形状を呈する第１の領域と、該第１の領域からダイの前記出口側へ曲がって流体チャンバーの上端に至る第２の領域と、からなり、前記流体流路は、前記第１の領域と前記ロール面上の溶融樹脂の間の第１の流路と、前記第２の領域と前記出口下方の空間内にある溶融樹脂の間の第２の流路とからなり、第２の流路へ連続した第１の流路の流路断面幅が、流体の流れの上流側である流体チャンバーの内部流路に比して狭くなっているのが好ましい。
【００３０】
本発明者等によれば、第２の流路へ連続した第１の流路の流路断面幅が狭くなっていることで（第２の流路の流路断面が流体チャンバーの内部流路のそれに比して絞られていることで）、第２の領域に対応する第２の流路を流れる流体の絞り効果が得られ、第２の流路が流体チャンバーの上端に至る流路断面幅（対向面から冷却ロールまでの隙間幅であって、より厳密には、対向面から冷却ロールと密着する溶融樹脂までの隙間幅であって流体が流れる隙間幅のこと）が変化する過程において、この変化に対する自己安定性を溶融樹脂に持たせることができる。たとえば、流体チャンバーから提供される流体の圧力が一定である条件下で、溶融樹脂が外乱(外気の乱れ等)によって第２の流路の流路断面幅を広げる方向へ動いた場合に、流体流路の流路抵抗の減少によって流体チャンバーからの流量は増加し、第１の流路の流路断面幅は一定(流路抵抗は一定)であるために流速増加分だけ圧力損失が増加し、第２の流路での静圧が減少して溶融樹脂の第２の流路は狭くなる方向へ戻る。一方、溶融樹脂が第２の流路の流路断面幅を狭くする方向へ動いた場合、流体流路の流路抵抗の増加によって流体チャンバーからの流量は減少し、第１の流路の流路断面幅は一定(流路抵抗は一定)であるために流速増加分だけ圧力損失が減少し、第２の流路での静圧が増加して溶融樹脂の第２の流路は広くなる方向へ戻る。このように、第２の流路にて流路断面幅が変化する過程において、溶融樹脂はこの変化に対する自己安定性を有することになるのである。
【００３１】
第２の流路へ連続した第１の流路の流路断面幅が狭くなっていることで、結果的に第２の流路に沿うダイの出口側の端面から冷却ロールへ接地するまでの空間内における溶融樹脂の延設姿勢が安定する(拘束される)。さらに、流体流路に流れる流量を絞ることも可能となり、これによって膜揺れを抑止することができる。
【００３２】
ここで、一つの実施の形態としては、前記第１の流路の流路抵抗が前記第２の流路の流路抵抗の０．３倍以上となっている。
【００３３】
第２の流路の流路断面幅の自己安定性に関しては、外乱によって変動する流路抵抗の第２の流路の入口（第１の流路との境界）と出口（第２の流路と流体チャンバーの上端面との境界）の静圧差に対する、一定の流路抵抗を持つ第１の流路の入口と出口の静圧差の比が大きいほど自己安定性は高くなる。つまり、定常時の第１の流路の流路抵抗/第２の流路の流路抵抗の値が大きいほど、第２の流路の自己安定性が高くなる。すなわち、この比を大きくして、少なくとも曲率半径の変化の影響分より静圧の変化の影響分が大きくなるように調整しなければならない。また、自己安定性は、第２の流路の流路断面幅の変化に対して、圧力変化が生じる際の圧力変化量の大きさと流量変化量の大きさで評価することができる。第２の流路に対して第１の流路の流路抵抗を大きくすると、第２の流路の入口での必要静圧が同じ場合はチャンバー元圧は増加し、第２の流路の流路断面幅が変わった場合は必要静圧の圧力変化量は大きく、流量の変化量は小さくなる。このように、第１の流路の流路抵抗を大きくすることによって自己復元力は増していく。
【００３４】
第１の流路の流路抵抗は高い方がよいが、流量と圧力損失の関係式では流路抵抗は流路長さに比例し、流路断面幅の３乗に反比例する。第１の流路の流路長さを長くすれば流路抵抗は増えるものの、流体チャンバー内の圧力で溶融樹脂を冷却ロールに押付ける位置がダイの出口から遠くなってしまう。すなわち、溶融樹脂は冷却ロールに接地した後に速やかに密着し、冷却固化する観点では不利になり、ネックイン量は増加してしまう。一方、流路断面幅を小さくすると、流路抵抗が３乗で増加することから効果的といえる。従来のフィルム製造装置では、冷却ロール表面の樹脂の両端部の厚みが厚く、この流路断面幅を狭くすることができなかったが、上記する本発明のフィルム製造装置ではネックインが小さく、冷却ロール表面の樹脂の両端部の厚み増加分が少なくなることからこの流路断面幅を狭くすることができる。この流路断面幅(a1)の寸法に関し、実用上１ｍｍ以下が適用され、０．５ｍｍ以下がより好ましいとの知見が得られている。また、第１の流路の流路抵抗/第２の流路の流路抵抗の値が大きいほど好ましいが、実用上は０．３倍以上を確保するのが望ましいとの知見が得られている。
【００３５】
また、本発明によるフィルム製造装置の好ましい実施の形態において、流体チャンバーの前記上端面は平坦面を成し、前記対向面の前記第２の領域の曲率半径は前記上端面との交点に向かって増加しており、前記出口から押出された溶融樹脂は前記流体圧を受けながら、下方の前記空間に延びた後に前記第２の流路を介して前記第２の領域に沿うようにして前記ロール面に達し、前記第１の流路を介して前記第１の領域に沿うようにして該ロール面に密着するものである。
【００３６】
第２の流路内にはその入口から出口まで圧力損失が存在することから、第２の流路の流路断面幅を一定とするには、その曲率半径を出口側、すなわち、流体チャンバーの上端側に向かって増加させる必要がある。一方、圧力損失は流路長さに比例することから、対向面の第２の領域の曲率半径を上端面との交点に向かって増加させる形状とすることで、第２の流路の曲率半径と単位流路断面幅当たりの引張張力、第２の流路の入口、出口の静圧と第２の流路の長さに関する以下の関係式を満たすことができる。
ここで、ｒ：第２の流路の曲率半径(m)、ａ2：第２の流路の流路断面幅(ｍ)、ｒ＋ａ2：溶融樹脂の曲率半径(m)、Ｔ：単位流路断面幅当たりの引取張力(N/m)、ｐ2in：第２の流路の入口の静圧(Pa)、ｐ20ut：第２の流路の出口の静圧(Pa)、Ｌ２：第２の流路の長さ、ｘ：第２の流路における入口からの距離(０≦ｘ≦Ｌ２)
【００３７】
また、本発明によるフィルム製造装置の他の実施の形態において、前記第２の領域は、第１の領域からダイの前記出口側へ曲がる湾曲部と、該湾曲部に連続して前記上端面に対して直交する直線部を有しているものである。
【００３８】
上式において、第２の流路の出口の静圧を大気圧とすれば、ｐ20utはゼロとなり、ｒは無限大、すなわち直線となることから、逆に、第２の領域を湾曲部と該湾曲部に連続して上端面に対して直交する直線部から構成することによって、第２の流路の出口の静圧を大気圧程度に調整することができる。
【００３９】
また、本発明によるフィルム製造装置の他の実施の形態において、前記第２の領域は、第１の領域からダイの前記出口側へ曲がる湾曲部と、該湾曲部に連続して第２の流路の流路断面を大きくする方向であって前記出口から遠ざかる方向に傾斜して前記上端面に交差する直線部を有しているものである。
【００４０】
第２の流路での出口付近で動圧が無視できない場合、すなわち出口で負圧によって溶融樹脂の空間内の延設姿勢に影響が大きい場合は、第２の流路の出口での動圧を減少させるべく、出口での流路を拡大することによって動圧(流速)を減少させることができる。
【００４１】
また、本発明によるフィルム製造装置の好ましい実施の形態において、前記出口が臨むダイの前記下端面と流体チャンバーの前記上端面はともに平坦面を成し、流体チャンバーの前記上端面とダイの前記下端面の間には、前記対向面に沿う流体流路が延びてさらに第３の流路を形成しており、第３の流路を流れた流体は、該第３の流路よりも流路断面の大きな下流方向に放出されるようになっているものである。
【００４２】
たとえば第３の流路の流路断面幅を出口側に向かって大きくして流路断面を大きくすることにより、動圧(流速)を減少させることができる。
【００４３】
また、本発明によるフィルム製造装置の他の実施の形態は、前記第３の流路における流体圧が大気圧より大きくなるように該第３の流路の流路断面積が調整されているものである。
【００４４】
第２の流路から連続する第３の流路の流路断面幅を調整して第３の流路における流体圧を大気圧より大きくすることで、ダイの出口近傍における溶融樹脂への負圧の影響を無くすことができる。この場合、負圧の発生が第３の流路の出口位置へ移動するために、空間内で延設する溶融樹脂は負圧の影響を受けなくなるのである。
【００４５】
また、本発明によるフィルム製造装置の好ましい実施の形態は、流体チャンバーから少なくとも２種類の流体圧の流体が提供されるようになっており、流体チャンバーの幅方向端部領域から提供される流体の流体圧が、その内側領域から提供される流体の流体圧に比して相対的に高圧に調整されているものである。
【００４６】
流体チャンバーから流体流路に提供された流体は、実際には、第１の流路、第２の流路、および第３の流路のいずれにおいても流路の途中で、溶融樹脂の幅方向（これはフィルムの幅方向となる）の両端部から外側へ漏れる。また、溶融樹脂のこの両端部では小さいながらもネックインが生じた場合に溶融樹脂膜は厚くなり、その分は引取張力が増加することになる。そこで、流体チャンバーの幅方向端部領域、すなわち、溶融樹脂の両端部が通過する部分の圧力をその内側領域に対して高圧に設定可能とする。たとえば、流体チャンバーの幅方向端部領域とその内側領域を画成し、流体チャンバーの幅方向端部領域から高圧の流体を提供することができる。この両端部の高圧エアにより、第１の流路以降の各流路における端部から漏れるエア分を補充することができる。さらに冷却ロール上での溶融樹脂の端部を高圧で密着させる作用も奏するため、固化するまでに発生するネックインを効果的に抑制することができる。
【００４７】
また、本発明によるフィルム製造装置の好ましい実施の形態において、前記流体チャンバーはその内部流路と該内部流路周囲の筒部とから構成され、前記内部流路が前記対向面に臨む開口に連通し、かつ、前記筒部の端面の一部が前記対向面の前記第２の領域となっており、前記筒部の幅方向端部領域には、該筒部の前記端面の一部に臨む開口とこれに連通する別途の流路が形成されており、流体チャンバーの前記内部流路から流体が提供されてこれが前記流体流路を流れ、かつ、前記別途の流路から前記流体流路にさらに流体が提供されるものである。
【００４８】
流体チャンバーから供給されて流体流路を流れる流体とは独立した流体を提供するための流路断面が絞られた別途の流路を筒部の幅方向端部領域に設け、この別途の流路から提供される流体により、第２の流路以降の各流路における端部から漏れるエア分を補充し、溶融樹脂の曲率半径や引取張力にバランスするに必要な静圧を確保することができる。
【００４９】
また、本発明によるフィルム製造装置の好ましい実施の形態は、前記別途の流路から提供された流体の温度が、前記流体流路を流れる流体の温度に比して高温となっているものである。
【００５０】
別途の流路から提供される流体の温度を相対的に高温とすることで、溶融樹脂の温度を高温に保つことができ、幅方向全体の引取張力を下げることが可能となる。
【００５１】
さらに、本発明によるフィルム製造装置の好ましい実施の形態において、前記流体チャンバーはその内部流路と該内部流路周囲の筒部とから構成され、前記筒部の幅方向の２つの側面にローラーが取り付けられ、該ローラーが前記冷却ロールに回転自在に接触して少なくとも前記第１の流路の流路断面幅を保証するものである。
【００５２】
流体チャンバーの２つの側面（側板）にローラーを配設し、冷却ロールのロール面と相互に回転自在に接触させることで、特に第１の流路における流路断面幅を精度良く確保することができ、さらには、ローラーの位置を調整することで第１の流路の流路断面幅を容易に変更することができる。
【００５３】
また、本発明はフィルム製造方法にも及ぶものであり、本発明によるフィルム製造方法は、ダイの下端面に開設された出口から下方に押出された溶融樹脂を該出口の下方に位置して回転する冷却ロールで引取り、冷却ロールで溶融樹脂を冷却および固化してフィルムを製造するフィルム製造方法であって、流体チャンバーから、前記出口とその下方の前記冷却ロールの間の空間に流体を提供し、該流体チャンバーの有する前記空間および前記冷却ロールに対向する対向面に沿う流体流路を介してダイ側に前記流体を流し、前記空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に流体圧を付与させながら冷却ロールによる溶融樹脂の引取りをおこなうものである。
【００５４】
この製造方法において、前記対向面は、冷却ロールのロール面と相補的形状を呈する第１の領域と、該第１の領域からダイの前記出口側へ曲がって流体チャンバーの上端に至る第２の領域と、からなり、前記流体流路は、前記第１の領域と前記ロール面上の溶融樹脂の間の第１の流路と、前記第２の領域と前記出口下方の空間内にある溶融樹脂の間の第２の流路とからなり、第２の流路へ連続した第１の流路の流路断面幅が流体の流れの上流側である流体チャンバーの内部流路に比して狭くなっているのが好ましい。
【００５５】
また、流体チャンバーの前記上端面は平坦面を成し、前記対向面の前記第２の領域の曲率半径は前記上端面との交点に向かって増加しており、前記出口から押出された溶融樹脂に前記流体圧を付与しながら、該溶融樹脂を、下方の前記空間に延ばした後に前記第２の流路を介して前記第２の領域に沿うようにして前記ロール面に到達せしめ、前記第１の流路を介して前記第１の領域に沿うようにして該ロール面に密着させるのが好ましい。
【００５６】
また、本発明による製造方法の別の形態として、前記第２の領域が前記上端面に対して直交しており、前記出口から押出された溶融樹脂に前記流体圧を付与しながら、該溶融樹脂を、前記空間内を鉛直下方に延ばした後に前記第２の流路を介して前記第２の領域に沿うようにして前記ロール面に到達せしめ、前記第１の流路を介して前記第１の領域に沿うようにして該ロール面に密着させるものであってもよい。なお、この形態では、前記第２の領域は、第１の領域からダイの前記出口側へ曲がる湾曲部と、該湾曲部に連続して前記上端面に対して直交する直線部を有しているものであってもよい。
【００５７】
また、本発明による製造方法の別の形態として、前記第２の領域は、第１の領域からダイの前記出口側へ曲がる湾曲部と、該湾曲部に連続して第２の流路の流路断面を大きくする方向であって前記出口から遠ざかる方向に傾斜して前記上端面に交差する直線部を有しているものであってもよい。
【００５８】
また、本発明による製造方法の好ましい実施の形態として、前記出口が臨むダイの前記下端面と流体チャンバーの前記上端面はともに平坦面を成し、流体チャンバーの前記上端面とダイの前記下端面の間には、前記対向面に沿う流体流路が延びてさらに第３の流路を形成しており、第２の流路に次いで第３の流路に流体を流し、該第３の流路よりも流路断面の大きな下流方向に流体を放出するものであってもよい。なお、この形態では、前記第３の流路における流体圧が大気圧より大きくなるように該第３の流路の流路断面積を調整するものであってもよい。
【００５９】
また、本発明による製造方法の別の形態として、前記第１の流路の流路抵抗を前記第２の流路の流路抵抗の０．３倍以上に調整するものであってもよい。
【００６０】
また、本発明による製造方法の別の形態として、流体チャンバーから少なくとも２種類の流体圧の流体が提供されるようになっており、流体チャンバーの幅方向端部領域から提供される流体の流体圧を、その内側領域から提供される流体の流体圧に比して相対的に高圧となるように調整するものであってもよい。
【００６１】
また、本発明による製造方法の別の形態として、前記流体チャンバーはその内部流路と該内部流路周囲の筒部とから構成され、前記内部流路が対向面に臨む開口に連通し、かつ、前記筒部の端面の一部が前記対向面の前記第２の領域となっており、前記筒部の幅方向端部領域には、該筒部の前記端面の一部に臨む開口とこれに連通する別途の流路が形成されており、流体チャンバーの前記内部流路から流体を提供して前記流体流路に流し、かつ、前記別途の流路から前記流体流路にさらに流体を提供するものであってもよい。ここで、前記別途の流路から提供する流体の温度を、前記流体流路を流れる流体の温度に比して高温にしておくのが好ましい。
【００６２】
さらに、本発明による製造方法の好ましい実施の形態として、前記流体チャンバーはその内部流路と該内部流路周囲の筒部とから構成され、前記筒部の幅方向の２つの側面にローラーが取り付けられ、該ローラーが前記冷却ロールに回転自在に接触して少なくとも前記第１の流路の流路断面幅を保証するのが好ましい。
【発明の効果】
【００６３】
以上の説明から理解できるように、本発明のフィルム製造装置と製造方法によれば、ダイの出口下方の空間と冷却ロールに対向する流体チャンバーの対向面に沿う流体流路に沿って流体チャンバーから提供された流体を流し、空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのをこの流体流路を流れる流体の流体圧によって押し戻すことにより、出口から鉛直下方に押出された空間内の溶融樹脂を可及的に鉛直下方に延設させることができ、しかも空間内に存在する溶融樹脂の長さを可及的に短くすることができる。したがって、高いネックイン抑制効果を奏するとともに、膜揺れを効果的に抑制することができ、さらには、このネックインの抑制とトレードオフの関係にあるメヤニも効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明のフィルム製造装置の一実施の形態を示した模式図である。
【図２】図１のII部を拡大してダイの出口と冷却ロールの間の空間と流体チャンバーの一実施の形態を示した図であって、（ａ）は、ダイの出口と冷却ロールの間の空間の溶融樹脂の変形を押し戻す方向に流体流路を流れる流体の流体圧が作用している状態を説明した図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図３】（ａ）は、図２で示す実施の形態の流体チャンバーと冷却ロール、空間およびダイの間に形成される第１の流路、第２の流路および第３の流路と、流体チャンバーの対向面を説明した図であり、（ｂ）、（ｃ）はともに流体チャンバーの対向面の他の実施の形態を説明した図である。
【図４】第２の流路において溶融樹脂に局所的な凸部が形成されることを説明した図である。
【図５】（ａ）は流体チャンバーの他の実施の形態を説明した図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図６】（ａ）は流体チャンバーのさらに他の実施の形態を説明した図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図７】（ａ）は流体チャンバーのさらに他の実施の形態を説明した図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図８】成形されたフィルムの幅方向の厚み分布および長手方向（冷却ロールによる搬送方向）の厚み分布を測定した実験において使用した、従来のフィルム製造装置を説明した模式図である。
【図９】（ａ）は本発明の製造装置によって製造されたフィルムの幅方向の厚み分布に関する測定結果を示す図であり、（ｂ）は従来の製造装置によって製造されたフィルムの幅方向の厚み分布に関する測定結果を示す図である。
【図１０】（ａ）は本発明の製造装置によって製造されたフィルムの長手方向の厚み分布に関する測定結果を示す図であり、（ｂ）は従来の製造装置によって製造されたフィルムの長手方向の厚み分布に関する測定結果を示す図である。
【図１１】（ａ）はダイの出口と冷却ロールの相対的な配設位置関係によって双方の間の空間距離が相違することを説明した図であり、（ｂ）は冷却ロールの鉛直上方にダイの出口が配設されている製造装置において、冷却ロールの回転による引っ張りによって空間内の溶融樹脂の長さが長くなることを説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
以下、図面を参照して本発明のフィルムの製造装置と製造方法を説明する。
【００６６】
図１は、本発明のフィルム製造装置の一実施の形態を示した模式図であり、図２は図１のII部を拡大してダイの出口と冷却ロールの間の空間と流体チャンバーの一実施の形態を示した図であって、図２ａは、ダイの出口と冷却ロールの間の空間の溶融樹脂の変形を押し戻す方向に流体流路を流れる流体の流体圧が作用している状態を説明した図であり、図２ｂは図２ａのｂ−ｂ矢視図である。さらに、図３ａは、図２で示す実施の形態の流体チャンバーと冷却ロール、空間およびダイの間に形成される第１の流路、第２の流路および第３の流路と、流体チャンバーの対向面を説明した図であり、図３ｂ、図３ｃはともに流体チャンバーの対向面の他の実施の形態を説明した図である。
【００６７】
図示する製造装置１０は、溶融樹脂を押出す押出機２と、この押出機２に連通して所定幅の出口１ａを具備するダイ１と、ダイ１の下方に位置して所定の回転数で回転自在（Ｘ１方向）な冷却ロール３と、出口１ａから押出された（Ｚ方向）溶融樹脂ｆｌに対して流体を提供する流体チャンバー５を具備する流体提供部７と、冷却ロール３で溶融樹脂ｆｌが冷却固化されてできるフィルムＦＬを巻き取る（Ｘ２方向）巻取ロール４とから大略構成されている。
【００６８】
流体提供部７は、圧力エアを形成するコンプレッサ６と圧力エアを提供する流体チャンバー５から構成されている。
【００６９】
流体チャンバー５は、図２ｂで示すように矩形枠状の筒部（天板５ａ、側板５ｂ、底板５ｃ）と中央の流路５ｄから構成されており、図２ａで示すように、その冷却ロール３側の対向面は冷却ロール３と相補的形状を呈している。
【００７０】
筒部の天板５ａにおける冷却ロール３および空間Ｋに対向する対向面は、図２，３で示すように、冷却ロール３と相補的形状を呈した略直線状（曲面と直線の双方を含み、いずれであってもよい）の第１の領域５ａ１と、この第１の領域５ａ１からダイ１の出口１ａ側へ曲がって流体チャンバー５の上端面５ａ３と直交する第２の領域５ａ２から構成されている。
【００７１】
相互に直交する第２の領域５ａ２と上端面５ａ３の交点は、ダイ１の平坦な下端面１ｂに臨む出口１ａに対して所定幅だけセットバックした位置に配設されている。
【００７２】
出口１ａから下方へ押し出された溶融樹脂ｆｌは、空間Ｋ内を延びて冷却ロール３に接地し、回転する冷却ロール３によって巻き取られることになる。
【００７３】
コンプレッサ６で生成された流体ｆｄは、内部流路５ｄから冷却ロール３表面の溶融樹脂ｆｌに提供され、ここで、流体圧ｐを溶融樹脂ｆｌに付与しながら、溶融樹脂ｆｌと流体チャンバー５の間の隙間Ｓ（流体流路）を上方に流れていく。上方に流れる流体ｆｄは、対向面に沿う流体流路を流れる過程で出口１ａから下方の空間Ｋ内に延びる溶融樹脂ｆｌへ流体圧ｐを付与することにより、図３で示すように、出口１ａから鉛直下方に押出された溶融樹脂の特にこの出口１ａ近傍の空間Ｋ内の溶融樹脂を鉛直下方に延設させ、流体流路を介して第２の領域５ａ２に沿うようにしてロール面に達し、流体流路を介して第１の領域５ａ１に沿うようにしてロール面に密着する。
【００７４】
ここで、図３ａを参照して、図示する対向面を具備する流体チャンバー５と冷却ロール３とで形成される流体流路により、ダイ１の出口１ａから冷却ロール３表面に至る溶融樹脂の延設姿勢（搬送経路）が安定することを以下で説明する。なお、図４は、第２の流路において溶融樹脂に局所的な凸部が形成されることを説明した図である。
【００７５】
同図において、流体流路は、対向面の第１の領域５ａ１に対応する隙間Ｓ領域が第１の流路であり、次いで第２の領域５ａ２に対応する隙間Ｓ領域が第２の流路であり、次いで流体チャンバー５の上端面５ａ３とダイ１の下端面１ｂの間の隙間が第３の流路となっている。また、同図において、ｒ：第２の領域に対応する第２の流路の入口の対向面の曲率半径、Ａ：第１の流路の流路入口位置、Ｂ：第１の流路の流路出口位置（もしくは第２の流路の流路入口位置）、Ｃ：第２の流路の流路出口位置（もしくは第３の流路の流路入口位置）、Ｄ：第３の流路の流路出口位置、ｐＣ：チャンバー元圧、ｐ0：大気圧、ｐ2in：第２の流路の流路入口圧、ｐ2out：第２の流路の流路出口圧(第３の流路を考慮しないときｐ2out=p0)、Ｑ：流量、Ｔ：引取張力、第１の流路に関し、L1：長さ、a1：流路断面幅（隙間）、v1：流速、Re1：レイノルズ数、第２の流路に関し、L2：長さ、a2：流路断面幅（隙間）、v2：流速、Re2：レイノルズ数、第３の流路に関し、L3：長さ、a3：流路断面幅（間隙）、v3：流速、Re3：レイノルズ数である。
【００７６】
第２の流路において、溶融樹脂ｆｌの単位幅当りの引取張力T(N/m)、曲率半径ｒ(m)、第２の流路の流路断面幅a2(m)、静圧p(Pa)としたとき、下式が成立する。
ただし、流体が方向を変える際の遠心力と動圧は無視できるものとする。
【００７７】
つまり、第２の流路において、局所的に溶融樹脂ｆｌの流路断面幅a2が変動しても、引取張力T、静圧pが変化しない限り、式１が成立する元の曲率半径ｒ+a2に戻るのである。
【００７８】
また、第２の流路に対向する溶融樹脂ｆｌは曲面を有していることから、剛性があって局所的な凹凸は生じ難い。しかし、図４で示すように、第２の流路において何らかの外乱で局所的かつ瞬間的に凸部ｆｌ’が生じた場合は、この凸部ｆｌ’の裾野部分の曲率半径は負にならなければならない。このとき、第２の流路の圧力によって曲率半径が負の部分は存在し得ず、曲率半径は大きく緩やかになる。この結果、第２の流路の流路断面幅a2は大きくなるが、後述する自己復元性によって第２の流路の流路断面幅が狭くなる方向へ溶融樹脂ｆｌは動き、元の流路断面幅a2、曲率半径r+a2に戻るのである。この第２の流路に沿う溶融樹脂ｆｌの曲率半径は広範囲に設定することができ、曲率半径が小さいほど、ダイ１の出口１ａから冷却ロール３に接地するまでの距離を少なくすることができ、ネックインを効果的に抑制することが可能となる。
【００７９】
また、第２の流路へ連続した第１の流路の流路断面幅が狭くなっていることで、第２の領域５ａ２に対応する第２の流路を流れる流体ｆｄの絞り効果が得られ、第２の流路が流体チャンバー５の上端面５ａ３に至る流路断面幅が変化する過程において、この変化に対する自己安定性を溶融樹脂に持たせることができる。たとえば、流体チャンバー５から提供される流体の圧力が一定である条件下で、溶融樹脂が外乱(外気の乱れ等)によって第２の流路の流路断面幅を広げる方向へ動いた場合に、流体流路の流路抵抗の減少によって流体チャンバー５からの流量は増加し、第１の流路の流路断面幅は一定(流路抵抗は一定)であるために流速増加分だけ圧力損失が増加し、第２の流路での静圧が減少して溶融樹脂の第２の流路は狭くなる方向へ戻る。一方、溶融樹脂が第２の流路の流路断面幅を狭くする方向へ動いた場合、流体流路の流路抵抗の増加によって流体チャンバーからの流量は減少し、第１の流路の流路断面幅は一定(流路抵抗は一定)であるために流速増加分だけ圧力損失が減少し、第２の流路での静圧が増加して溶融樹脂の第２の流路は広くなる方向へ戻る。このように、第２の流路にて流路断面幅が変化する過程において、溶融樹脂はこの変化に対する自己安定性を有することになるのである。
【００８０】
仮に、第１の流路に流路抵抗が無く、溶融樹脂が第２の流路の流路断面幅を広げる方向へ動いた場合は、チャンバー内の元圧が第２の流路における圧力となり、流路断面幅が広がる方向へ溶融樹脂は動いてしまい、流体流路の自己安定性は無くなる。このため、流体流路の安定性に対して流路断面幅が絞られた第１の流路は必要条件となるのである。
【００８１】
第２の流路の流路断面幅が広くなると溶融樹脂の曲率半径は大きくなり、少ない静圧で引取張力とバランスすることになる。実際には流路断面幅が広くなった際に、第２の流路の静圧の減少分が溶融樹脂の曲率半径の増加による必要静圧の減少分より大きくなるように、第１の流路と第２の流路双方の形状を決定すればよい。
【００８２】
また、第１の流路を設けることで、引取速度や押出温度等の成形条件の変更によって溶融樹脂の引取張力Tが多少変化した場合でも、チャンバー運転条件を変更することなく第２の流路の流路入口の必要圧力ｐ2in＝T/(r+a2）にバランスする。チャンバー元圧と第１の流路の流路抵抗を適正に選択することによってこのバランス範囲を大きくとることができる。
【００８３】
このように、第１の流路を設けることで、結果的に第２の流路に沿ったダイ１の出口１ａから冷却ロール３に接地するまでの溶融樹脂の空間内における延設姿勢（搬送経路）が安定する(拘束される)。また、第１の流路により、流路に流れる流量を絞ることが可能となって膜揺れ防止効果も高くなる。
【００８４】
第２の流路の流路断面幅の自己安定性に関しては、外乱によって変動する流路抵抗の第２の流路の入口Ｂ（第１の流路との境界）と出口Ｃ（第２の流路と流体チャンバー５の上端面５ａ３の境界）の静圧差に対する、一定の流路抵抗を持つ第１の流路の入口Ａと出口Ｂの静圧差の比が大きいほど自己安定性は高くなる。つまり、定常時の第１の流路の流路抵抗/第２の流路の流路抵抗の値が大きいほど、第２の流路の自己安定性が高くなる。すなわち、この比を大きくして、少なくとも曲率半径の変化の影響分より静圧の変化の影響分が大きくなるように調整しなければならない。
【００８５】
また、自己安定性は、第２の流路の流路断面幅の変化に対して、圧力変化が生じる際の圧力変化量の大きさと流量変化量の大きさで評価することができる。第２の流路に対して第１の流路の流路抵抗を大きくすると、第２の流路の入口Ｂでの必要静圧が同じ場合は、チャンバー元圧ｐＣは増加し、第２の流路の流路断面幅a2が変わった場合は、必要静圧の圧力変化量は大きく、流量の変化量は小さくなる。このように、第１の流路の流路抵抗を大きくすることによって自己復元力は増していく。
【００８６】
また、第１の流路の流路抵抗は高い方がよいが、流量Qと圧力損失の関係式では流路抵抗は流路長さに比例し、流路断面幅の３乗に反比例する。第１の流路の流路長さL1を長くすれば、流路抵抗は増えるものの、流体チャンバー５内の圧力で溶融樹脂を冷却ロール３に押付ける位置がダイの出口１ａから遠くなってしまう。すなわち、溶融樹脂は冷却ロール３に接地した後に速やかに密着し、冷却固化する観点では不利になり、ネックイン量は増加してしまう。一方、流路断面幅a1を小さくすると、流路抵抗が３乗で増加することから効果的といえる。従来のフィルム製造装置では、冷却ロール表面の樹脂の両端部の厚みが厚く、この流路断面幅を狭くすることができなかったが、図示するフィルム製造装置１０ではネックインが小さく、冷却ロール３表面の樹脂の両端部の厚み増加分が少なくなることからこの流路断面幅a1を狭くすることができる。この流路断面幅a1の寸法に関しては、実用上1mm以下が適用され、0.5mm以下がより好ましいことが確認されている。
さらに、第１の流路の流路抵抗/第２の流路の流路抵抗の値が大きいほど好ましいが、実用上は０．３倍以上を確保するのが望ましい。
【００８７】
また、第２の流路内にはその入口Ｂから出口Ｃまで圧力損失が存在することから、第２の流路の流路断面幅a2を一定とするには、その曲率半径rを出口側、すなわち、流体チャンバー５の上端面５ａ３との交点に向かって増加させる必要がある。一方、圧力損失は流路長さに比例することから、対向面の第２の領域の曲率半径ｒを上端面５ａ３との交点に向かって増加させる形状とすることで、第２の流路の曲率半径ｒと単位流路断面幅当たりの引張張力T、第２の流路の入口Ｂ、出口Ｃの静圧と第２の流路の長さL2に関する以下の関係式（式２）を満たすことができる。
ここで、ｒ：第２の流路の曲率半径(m)、ａ2：第２の流路の流路断面幅(m)、ｒ＋ａ2：溶融樹脂の曲率半径(m)、Ｔ：単位流路断面幅当たりの引取張力(N/m)、ｐ2in：第２の流路の入口の静圧(Pa)、ｐ20ut：第２の流路の出口の静圧(Pa)、Ｌ２：第２の流路の長さ、ｘ：第２の流路における入口からの距離(０≦ｘ≦Ｌ２)
【００８８】
式２において、第２の流路の出口Ｃの静圧を大気圧とすれば、ｐ20utはゼロとなり、ｒは無限大、すなわち直線となることから、逆に第２の領域を、図３ｂで示す流体チャンバー５Ａのように、その対向面を湾曲部５ａ２’と該湾曲部５ａ２’に連続して上端面５ａ３に対して直交する直線部５ａ２”から構成することによって、第２の流路の出口Ｃの静圧を大気圧程度に調整することができる。
【００８９】
また、第２の流路での出口Ｃ付近で動圧が無視できない場合、すなわち出口Ｃで負圧によって溶融樹脂の空間Ｋ内の延設姿勢に影響が大きい場合は、第２の流路の出口Ｃでの動圧を減少させるべく、出口Ｃでの流路を拡大することによって動圧(流速)を減少させることができる。すなわち、図３ｃで示す流体チャンバー５Ｂの対向面における第２の領域を、第１の領域からダイ１の出口１ａ側へ曲がる湾曲部５ａ２’と、該湾曲部５ａ２’に連続して第２の流路の流路断面を大きくする方向であって出口１ａから遠ざかる方向に傾斜して上端面５ａ３に交差する直線部５ａ２’’’とから構成するものである。
【００９０】
また、図２，３で示すように、ダイ１の平坦な下端面１ｂと流体チャンバー５の平坦な上端面５ａ３の間には第３の流路が形成され、流体流路を流れた流体は、第３の流路を流れた後に該第３の流路の流路断面幅よりも大きな流路断面幅を有して大気に通じる下流側へ放出される（図２の放出流体ｆｄ１）。このように、第３の流路の流路断面幅a3を出口Ｄ側に向かって大きくして流路断面を大きくすることにより、動圧(流速)を減少させることができる。
【００９１】
ここで、第３の流路における流体圧が大気圧より大きくなるように該第３の流路の流路断面積が調整されている。第２の流路から連続する第３の流路の流路断面幅a3を調整することでその流路断面積が調整され、ダイ１の出口１ａ近傍における溶融樹脂への負圧の影響を無くすことができる。この場合、負圧の発生が第３の流路の出口Ｄ側へ移動するために、空間Ｋ内で延設する溶融樹脂は負圧の影響を受けなくなる。
【００９２】
なお、流体圧ｐや冷却ロール３の回転速度、溶融樹脂の押出し速度等の調整は、不図示の制御用コンピュータによって調整することができる。また、必要に応じて空間Ｋ内における溶融樹脂の延設姿勢（鉛直方向など）を視認できるＣＣＤカメラやビデオカメラを図示する装置が備えていてもよく、たとえば所定の回転数で冷却ロールを回転させ、所定の押出し速度で溶融樹脂が押出された際の空間内における溶融樹脂の延設姿勢をビデオカメラ等でモニタリングし、たとえばこのモニタ画像を視認しながら、空間内における溶融樹脂の延設姿勢が所望の姿勢となるように圧力エアの流体圧を調整することもできる。
【００９３】
また、エアチャンバー５から提供される圧力流体ｆｄによる流体圧ｐによって溶融樹脂ｆｌを冷却ロール３に速やかに押し付けて密着させ、冷却固化することにより、押出された溶融樹脂ｆｌの幅と同程度の幅を有するフィルムＦＬの製造を保証することができる。
【００９４】
ここで、フィルム成形用の樹脂材料は特に限定されるものではないが、たとえば、加熱によって流動性を呈する熱可塑性樹脂樹である、ポリオレフィンやポリエステル、ポリアミドやそれらの変性体、混合体などを適用できる。
【００９５】
また、図５，６，７は、流体チャンバーの他の実施の形態を説明した図である。
【００９６】
図５で示す流体チャンバー５Ｃは、その内部の流路が３区画に画成され、流体チャンバー５Ｃの幅方向端部領域の流路５ｅ、５ｅと、それらの内側の内部領域５ｄから構成され、内部領域５ｄから流体流路に提供される流体の流体圧に比して幅方向端部領域の流路５ｅから提供される流体の流体圧が相対的に高圧に調整されているものである。
【００９７】
流体チャンバーから流体流路に提供された流体は、実際には、第１の流路、第２の流路、および第３の流路のいずれにおいても流路の途中で、溶融樹脂の幅方向（これはフィルムの幅方向となる）の両端部から外側へ漏れる。また、溶融樹脂のこの両端部では小さいながらもネックインが生じた場合に、溶融樹脂膜は厚くなり、その分は引取張力が増加することになる。そこで、流体チャンバーの幅方向端部領域、すなわち、溶融樹脂の両端部が通過する部分の圧力を、その内側領域に対して高圧に設定可能とする。そこで、図示するように、幅方向端部領域の流路５ｅから提供される両端部の高圧流体により、第１の流路以降の各流路における端部から漏れるエア分を補充することができる。さらに冷却ロール３表面での溶融樹脂の端部を高圧で密着させる作用も奏するため、固化するまでに発生するネックインを効果的に抑制することができる。
【００９８】
また、図６で示す流体チャンバー５Ｄは、筒部の幅方向端部領域において内部流路５ｄとは別途の流路５ｆが開設されたものであり、この別途の流路５ｆは、対向面の第２の領域５ａ２の途中位置で該対向面に臨む開口を有している。
【００９９】
流体チャンバーから供給されて流体流路を流れる流体とは独立した流体を提供するための流路断面が絞られた別途の流路５ｆを筒部の幅方向端部領域に設け、この別途の流路５ｆから提供される流体により、第２の流路以降の各流路における端部から漏れるエア分を補充し、溶融樹脂の曲率半径や引取張力にバランスするに必要な静圧を確保することができる。
【０１００】
ここで、別途の流路５ｆから提供される流体の温度を相対的に高温とすることで、溶融樹脂の温度を高温に保つことができ、幅方向全体の引取張力を下げることが可能となる。
【０１０１】
さらに、図７で示す流体チャンバー５Ｅは、筒部の幅方向の２つの側板５ｂにローラー５ｇが取り付けられ、該ローラー５ｇが冷却ロール３に回転自在に接触して少なくとも第１の流路の流路断面幅を保証するものである。
【０１０２】
ローラー５ｇにより、特に第１の流路における流路断面幅を精度良く確保することができ、さらには、ローラー５ｇの位置を調整することで第１の流路の流路断面幅を容易に変更することができる。
【０１０３】
[実数値を適用した計算結果]
溶融樹脂の引取張力は、樹脂及びその成形条件によって概ね決まっており、この値は、市販のキャピラリーレオメーター等で測定することができる。ここで、引取張力が分かれば装置の仕様は計算にて決定可能であることから、本発明者等は以下で示す各種の計算をおこなった。
【０１０４】
（計算における仮定）
圧力変化にともなう温度変化や密度変化は小さいため、等温の非圧縮性粘性流体とする。また、第２の流路、第１の流路での流体の速度はフィルム成形速度に比べて大きいため、固定平行平板間の流れとする。例えば、フィルム成形速度が20mpm(0．33[m/s]の場合、これは流体チャンバー内の内部流路の風速に比べて小さいことから固定平板間流れで近似することができる。さらに、第２の流路での樹脂の引取張力は静圧によって支えられるとする。つまり、流量が少ないため、第２の流路での流体が向きを変える際の動圧や遠心力、さらには流体流路の急縮小や急拡大にともなう圧力損失は無視できるものとする。
【０１０５】
（実計算結果）
溶融樹脂の単位幅当りの引取張力：T=5(N/m)、
第１の流路に接する第２の流路に対応する第２の領域における曲率半径：r=5×10-3(m)、
第１の流路の流路断面幅：a1=0.3×10-3(m)、
第２の流路の流路断面幅：a2=0.3×10-3(m)、としたき、第２の流路の流路入口での必要静圧は、
【０１０６】
第２の流路の入口Ｂから出口Ｃに曲率半径を増やし、出口Ｃで無限大(直線)とすれば、第２の流路の流路断面幅を一定とすることができる。第２の流路入口Ｂにおいてp2in=943(Pa)、出口Ｃにおいてp0=０(大気圧)として、第２の流路の圧力損失はΔp2＝p2in -p0=943(Pa)となる。流体粘度：μ=18×10-3(Pa・s)とし、必要流量Qについて、層流域では次の式が成立つ。なお、今回は層流域が対象となっているが、乱流域でも計算式が異なるだけで同様の考え方で計算できる。
【０１０７】
このときの第２の流路、第１の流路の流体の速度ｖは、ｖ=ｖ1= ｖ２ (∵a1=a2)
【０１０８】
ここで、流体の動粘度γ=μ/ρ(m2/s)、密度ρ=1.2(kg/m3)、流路の平均深さm＝断面積(m2)/濡れ縁(m)となる。よって、
【０１０９】
レイノルズ数Reは、
【０１１０】
流体の流れは層流域となり、層流を対象とした圧力損失と流量の関係式で問題ないことが確認できた。
【０１１１】
流量Q=0.0118(m3/s)なので、第１の流路における圧力損失Δp1は、
【０１１２】
第１の流路及び第２の流路内の流速ｖによる動圧pｖは、
【０１１３】
よってチャンバー内の元圧力pcは、
【０１１４】
このように、溶融樹脂の引取張力を測定しておけば、第１の流路、第２の流路および流体チャンバー内の圧力を決定することができる。
【０１１５】
次にこの例で流路の自己安定性について計算してみる。最初に第２の流路の流路断面幅が50％広くなったa2=0.45×10-3(m)の場合の流量Qを求める。
【０１１６】
ここでチャンバー元圧pc、第１の流路の圧力損失Δp1、第２の流路の圧力損失Δp2、第２の流路の速度(流体出口速度)の関係は次のようになる。
【０１１７】
(ｂ）、（ｃ）、(ｄ)式を(ａ)式に代入してQについて整理すると、
【０１１８】
上式をQについて解くと、Q=0.01648(m3/s)となる。このとき、（ｄ）式よりV2=24.3(m/s)となる。さらにQは一定なのでV1=(a2/a1）V2=36.4(m/s)となる。
【０１１９】
よって、第１の流路のレイノルズ数Re1、第２の流路のレイノルズ数Re2は、
【０１２０】
また式(ｂ)、(ｃ)では、Δp1＝2185(Pa)、Δp2＝388(Pa)となり、第１の流路の圧力損失が上昇して第２の流路入口の静圧p2inは、p2in＝p2in−p0＝Δp2＝388(Pa)となる。
【０１２１】
さらに、第２の流路が拡大したときの曲率半径ｒ＋a2、引取張力Tとバランスする必要静圧力分p2inを確認すると、p2in=T/(ｒ＋a2)=5/((5＋0.45)×10-3)=917(Pa)となり、第２の流路の圧力低下分よりも高く、拡大した流路断面幅が狭くなる方向へ戻る自己復元力を持つことが分かる。仮にこの値が第２の流路での静圧よりも低くなると、流路断面幅は広がる方向へ大きくなり、自己復元力は無くなる。
【０１２２】
つまり、上記する(ｄ)式の第２の流路の流路断面幅が広くなった場合、溶融樹脂の曲率半径は大きくなって少ない静圧で引取張力とバランスすることになるが、実際には流路断面幅が広くなった際に第２の流路の静圧の減少分が溶融樹脂の曲率半径の増加による必要静圧の減少分より大きいために、溶融樹脂は第２の流路の流路断面幅が狭くなる方向へ戻ることが確認できた。このようにして、自己復元力が保持できるように、第１の流路および第２の流路の形状を決定すればよい。
【０１２３】
次に、第２の流路の流路断面幅が50％狭くなったa2=0.15×10-3(m)の場合を同様に計算すると、流量Q及び流路の流速ｖは、Q=0.0036(m3/s)、ｖ1=8.0(m/s)、ｖ2=15.9(m/s)となり、レイノルズ数Reは、Re1=320 <2000、Re2=318 <2000となる。
【０１２４】
圧力損失については、Δp1＝479(Pa)、Δp2＝2297(Pa)である。つまり、ｐ2in＝2297(Pa)となり、第１の流路の圧力損失が減少し、第２の流路入口での静圧が増加する。さらに、第２の流路が狭くなったときの曲率半径ｒ＋a2、引取張力Tとバランスする必要静圧力分p2inは、p2in=T/(ｒ＋a2)=5/((5＋0.15)×10-3)=970(Pa)である。この値は実際のｐ2in＝2297(Pa)よりも低いことが分かる。以上より、狭くなった第２の流路の流路断面幅が広がる方向へ自己復元力を持つことが確認できた。
【０１２５】
また、第２の流路の長さL2のみを長くした場合を前記同様に計算すると、L2=50×10-3(m)のとき、チャンバー元圧pc=4500(Pa)(定常時のp2in=943(Pa)、Q=0.0118(m3/s)は同じ)となり、第２の流路の流路断面幅が50％広がったとき、曲り流路の入口圧p2in=345(Pa)、Q=0.0145(m3/s)となり、第２の流路の流路断面幅が50％狭くなったとき、第２の流路の入口圧p2in=2994(Pa)、Q=0.0047(m3/s)となり、L2=25×10-3(m)に比して圧力変化量が大きく、流量変化量は小さいことが分かる。
【０１２６】
第１の流路で大気開放した場合、速度は０に近づき、第１の流路出口の速度(動圧)は静圧に変化する。このとき生じる静圧分は負圧になる。
となり、大気開放出口から流速の減少にともなって最大で-412(Pa)の負圧が生じる。
【０１２７】
この負圧分がダイ出口の溶融樹脂の経路に悪影響を及ぼす場合、長さL3、流体断面幅a3からなる第３の流路を追加することで、大気開放位置を溶融樹脂から離すことができる。第３の流路で動圧分を静圧分へ完全に変換する場合、L3=10×10-3[m]とすると、流体流路幅a3は以下のようになる。
【０１２８】
このようにa3、L3による効果は計算可能だが、ａ3を本寸法とした場合、溶融樹脂出口に412Paの静圧が陽圧分として増加する。実際には、流路断面幅a3をこの計算値より大きくしておき、ある程度の流路抵抗が見込める寸法にしておけば、負圧発生をダイ出口から離れた位置に移動させることが可能となる。さらには、ダイ出口近傍の溶融樹脂が安定するように調整することが望ましい。
【０１２９】
[成形されたフィルムの幅方向の厚み分布および長手方向（冷却ロールによる搬送方向）の厚み分布を測定した実験とその結果]
本発明者等は、図７で示す本発明の製造装置と、図８で示す従来の製造装置を使用して実施例および比較例のフィルムを製造し、双方のフィルムの幅方向の厚み分布と長手方向（冷却ロールによる搬送方向）の厚み分布を測定する実験をおこなった。
【０１３０】
まず、図８を参照して本実験で使用した従来の製造装置を概説すると、この製造装置は、冷却ムラを防止するためのエアチャンバー８とサクションチャンバー８’を備え、冷却ロール３上での幅縮を防止するためにフィルム端部を拘束するエアノズル９とエッジピンニング９’を備えたものである。
【０１３１】
一方、本発明の製造装置における第１の流路、第２の流路および第３の流路に関し、第１の流路では、L1=25×10-3(m)、a1=0.3×10-3(m)であり、第２の流路では、L2=15×10-3(m)、a2=0.3×10-3(m)であり、第３の流路に接する曲率半径ｒ=5×10-3(m)であり、第３の流路では、L3=10×10-3(m)、A3=0.5×10-3(m)である。ここで、第１の流路a1の数値に対しては流体チャンバーの機械精度や据付精度が重要となるが、その側板にローラーを備え、ローラーを冷却ロール表面に接触させることで、その間隙を容易に設定できる。またローラーの位置やローラー径等を調整することで、流路断面幅の調整が可能となっている。流路断面幅の数値は、フィルムの最厚部よりも大きい数値ならば設定可能である。流体チャンバーに関しては、幅b=1.53(m)、チャンバー内圧力pc約3000(Pa)、チャンバー側板にローラーを設置した。
【０１３２】
本実験では樹脂材料としてイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート(イソフタル酸15mol％(単位幅1(m)当りの溶融張力5(N/mm))を使用した。また、押出機はφ65mmの二軸押出機を、ダイは1500mm幅で単層コートハンガーのＴダイを使用し、冷却ロールはφ600mmのものを使用した。また、溶融樹脂の押出量を100kg/hr、押出温度は260℃とし、冷却ロール温度を40℃、引取速度を20mpm(0.33(m/s))とした。
【０１３３】
キャピラリーレオメーター((株)東洋精機製作所製CAPILOGRAPH 3A)にてメルトテンション(溶融張力)を測定した。単位面積当りの溶融張力の測定値は、6.4×10-3(N/mm2)であり、ダイス幅1m当りでは0.64×10-3(N/mm2)×0.8(mm)(ダイス出口スキマ(リップ幅))＝5×10-3(N/mm)＝5×10-3×1×103(N/m)≒5(N/m)である。
【０１３４】
図８で示す従来の製造装置においては、ダイの出口と冷却ロール間の鉛直方向の空間長さは、実施例の空間長さと同じであった。ただし、比較例ではダイから押出された溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に引き取られ、実際のエアギャップは約30mmとなっている。また、エアチャンバー８とサクションチャンバー８’は膜揺れの発生を防止するためにそれぞれ50Pa、-15Paに設定し、エッジピンニング９’の出力は12kV、0.15mAとした。
【０１３５】
図９ａは実施例のフィルム、図９ｂは比較例のフィルムそれぞれの幅方向の厚み分布に関する測定結果を示しており、図１０ａは実施例のフィルム、図１０ｂは比較例のフィルムそれぞれの長手方向の厚み分布に関する測定結果を示している。なお、実施例、比較例に関する図示の厚み分布データに関しては、フィルムの成形速度が20mpm、厚みはおよそ45μmのものである。
【０１３６】
図９ｂより、比較例のフィルムにおける平坦な部分はおよそ1200mmであり、概ねＴダイの幅から300mmを差し引いた値が製品幅となっている。なお、この比較例では、フィルム端部が拘束されているために一軸伸長流動する最エッジ部が厚くなっており、中央のフィルム製品部の平面伸長流動する領域との境界で薄くなる部分も確認できる。
【０１３７】
一方、図９ａより、実施例のフィルムにおける平坦な部分はおよそ1400mmであり、概ねＴダイの幅から100mmを差し引いた値が製品幅となっている。なお、その最端部にはわずかにネックインが確認できるものの、ダイから押出された溶融樹脂はほぼ全幅に亘って平面伸長流動を呈しており、比較例に比して最大製品幅が大幅に広くなっている。
【０１３８】
このように、本発明の製造装置や製造方法を適用することで同一幅のダイから製造されるフィルムの最大製品幅を大幅に増大することができ、エッジトリム代を大幅に削減することができる。そして、この効果はダイの出口と冷却ロールの間の空間長さの短縮に応じて大きくなるものである。さらに、溶融樹脂が冷却ロールへ接地した後の速やかな密着が実現していることで、その効果が大きくなっているものと考えられる。
【０１３９】
また、図１０ａ，ｂを比較することにより、実施例のフィルムの厚み変動は、比較例のフィルムに比して変動量が少なく、良好な結果となっている。このことより、エアチャンバーから提供された圧力エアの上方への流れによるエア流量が膜揺れを発生させない程度に絞られ、しかも、このエア流れに沿って整流が形成されていることが分かる。
【０１４０】
また、ダイの出口と冷却ロールの間の空間長さをさらに短縮することで、非拘束で伸長する溶融樹脂の長さが短くなるために長手方向の厚み変動をさらに小さくすることができる。
【０１４１】
上記する実験結果より、本発明の製造装置、製造方法で製造されたフィルムは、従来の製造装置、製造方法で製造されたものに比して、フィルムの厚みや配向、さらに外観のすべてにおいて均一性に優れたものとなっている。また、ネックインの抑制とトレードオフの関係にあるメヤニの抑制効果にも優れたものとなっている。
【０１４２】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１４３】
１…ダイ、１ａ…出口、１ｂ…下端面、２…押出機、３…冷却ロール、４…巻取ロール、５、５Ａ、５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ…流体チャンバー、５ａ…筒部の天板、５ａ１…第１の領域（対向面）、５ａ２…第２の領域（対向面）、５ａ２’…第２の領域の湾曲部、５ａ２”… 第２の領域の直線部（垂線）、５ａ２’’’…第２の領域の直線部（傾線）、５ａ３…上端面、５ｂ…側面（側板）、５ｃ…底板、５ｄ…内部流路、５ｅ…幅方向端部領域の流路、５ｆ…別途の流路、５ｇ…ローラー、６…コンプレッサ、７…流体提供部、１０…製造装置、ｆｄ…流体、Ｋ…空間、Ｓ…隙間、ｐ…流体圧、ｆｌ…溶融樹脂、ＦＬ…フィルム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイの下端面に開設された出口から下方に押出された溶融樹脂を該出口の下方に位置して回転する冷却ロールで引取り、冷却ロールで溶融樹脂を冷却および固化してフィルムを製造するフィルム製造装置であって、
前記フィルム製造装置は、前記出口とその下方の前記冷却ロールの間の空間に流体を提供する流体チャンバーをさらに備え、
前記流体チャンバーは前記空間および前記冷却ロールに対向する対向面を有しており、
前記流体チャンバーから提供された流体は、前記対向面に沿う流体流路をダイ側に流れながら、前記空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に流体圧を付与させるようになっているフィルム製造装置。
【請求項２】
前記対向面は、冷却ロールのロール面と相補的形状を呈する第１の領域と、該第１の領域からダイの前記出口側へ曲がって流体チャンバーの上端に至る第２の領域と、からなり、
前記流体流路は、前記第１の領域と前記ロール面上の溶融樹脂の間の第１の流路と、前記第２の領域と前記出口下方の空間内にある溶融樹脂の間の第２の流路とからなり、
第２流路に連続した第１の流路の流路断面幅が、流体チャンバーの内部流路に比して狭くなっている請求項１に記載のフィルム製造装置。
【請求項３】
流体チャンバーの前記上端面は平坦面を成し、
前記対向面の前記第２の領域の曲率半径は前記上端面との交点に向かって増加しており、
前記出口から押出された溶融樹脂は前記流体圧を受けながら、下方の前記空間に延びた後に前記第２の流路を介して前記第２の領域に沿うようにして前記ロール面に達し、前記第１の流路を介して前記第１の領域に沿うようにして該ロール面に密着する請求項２に記載のフィルム製造装置。
【請求項４】
前記第２の領域が前記上端面に対して直交しており、
前記出口から押出された溶融樹脂は前記流体圧を受けながら、前記空間内を鉛直下方に延びた後に前記第２の流路を介して前記第２の領域に沿うようにして前記ロール面に達し、前記第１の流路を介して前記第１の領域に沿うようにして該ロール面に密着する請求項３に記載のフィルム製造装置。
【請求項５】
前記第２の領域は、第１の領域からダイの前記出口側へ曲がる湾曲部と、該湾曲部に連続して前記上端面に対して直交する直線部を有している請求項４に記載のフィルム製造装置。
【請求項６】
前記第２の領域は、第１の領域からダイの前記出口側へ曲がる湾曲部と、該湾曲部に連続して第２の流路の流路断面を大きくする方向であって前記出口から遠ざかる方向に傾斜して前記上端面に交差する直線部を有している請求項３に記載のフィルム製造装置。
【請求項７】
前記出口が臨むダイの前記下端面と流体チャンバーの前記上端面はともに平坦面を成し、
流体チャンバーの前記上端面とダイの前記下端面の間には、前記対向面に沿う流体流路が延びてさらに第３の流路を形成しており、
第３の流路を流れた流体は、該第３の流路よりも流路断面の大きな下流方向に放出されるようになっている請求項１〜６のいずれかに記載のフィルム製造装置。
【請求項８】
前記第３の流路における流体圧が大気圧より大きくなるように該第３の流路の流路断面積が調整されている請求項７に記載のフィルム製造装置。
【請求項９】
前記第１の流路の流路抵抗が前記第２の流路の流路抵抗の０．３倍以上である請求項１〜８のいずれかに記載のフィルム製造装置。
【請求項１０】
流体チャンバーから少なくとも２種類の流体圧の流体が提供されるようになっており、流体チャンバーの幅方向端部領域から提供される流体の流体圧が、その内側領域から提供される流体の流体圧に比して相対的に高圧に調整されている請求項１〜９のいずれかに記載のフィルム製造装置。
【請求項１１】
前記流体チャンバーはその内部流路と該内部流路周囲の筒部とから構成され、
前記内部流路が前記対向面に臨む開口に連通し、かつ、前記筒部の端面の一部が前記対向面の前記第２の領域となっており、
前記筒部の幅方向端部領域には、該筒部の前記端面の一部に臨む開口とこれに連通する別途の流路が形成されており、
流体チャンバーの前記内部流路から流体が提供されてこれが前記流体流路を流れ、かつ、前記別途の流路から前記流体流路にさらに流体が提供される請求項２〜１０のいずれかに記載のフィルム製造装置。
【請求項１２】
前記別途の流路から提供された流体の温度が、前記流体流路を流れる流体の温度に比して高温である請求項１１に記載のフィルム製造装置。
【請求項１３】
前記流体チャンバーはその内部流路と該内部流路周囲の筒部とから構成され、
前記筒部の幅方向の２つの側面にローラーが取り付けられ、該ローラーが前記冷却ロールに回転自在に接触して少なくとも前記第１の流路の流路断面幅を保証する請求項１〜１２のいずれかに記載のフィルム製造装置。
【請求項１４】
ダイの下端面に開設された出口から下方に押出された溶融樹脂を該出口の下方に位置して回転する冷却ロールで引取り、冷却ロールで溶融樹脂を冷却および固化してフィルムを製造するフィルム製造方法であって、
流体チャンバーから、前記出口とその下方の前記冷却ロールの間の空間に流体を提供し、該流体チャンバーの有する前記空間および前記冷却ロールに対向する対向面に沿う流体流路を介してダイ側に前記流体を流し、前記空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に流体圧を付与させながら冷却ロールによる溶融樹脂の引取りをおこなうフィルム製造方法。
【請求項１５】
前記対向面は、冷却ロールのロール面と相補的形状を呈する第１の領域と、該第１の領域からダイの前記出口側へ曲がって流体チャンバーの上端に至る第２の領域と、からなり、
前記流体流路は、前記第１の領域と前記ロール面上の溶融樹脂の間の第１の流路と、前記第２の領域と前記出口下方の空間内にある溶融樹脂の間の第２の流路とからなり、
第２流路に連続した第１の流路の流路断面幅が、流体チャンバーの内部流路に比して狭くなっている請求項１４に記載のフィルム製造方法。
【請求項１６】
流体チャンバーの前記上端面は平坦面を成し、
前記対向面の前記第２の領域の曲率半径は前記上端面との交点に向かって増加しており、
前記出口から押出された溶融樹脂に前記流体圧を付与しながら、該溶融樹脂を、下方の前記空間に延ばした後に前記第２の流路を介して前記第２の領域に沿うようにして前記ロール面に到達せしめ、前記第１の流路を介して前記第１の領域に沿うようにして該ロール面に密着させる請求項１５に記載のフィルム製造方法。
【請求項１７】
前記第２の領域が前記上端面に対して直交しており、
前記出口から押出された溶融樹脂に前記流体圧を付与しながら、該溶融樹脂を、前記空間内を鉛直下方に延ばした後に前記第２の流路を介して前記第２の領域に沿うようにして前記ロール面に到達せしめ、前記第１の流路を介して前記第１の領域に沿うようにして該ロール面に密着させる請求項１６に記載のフィルム製造方法。
【請求項１８】
前記第２の領域は、第１の領域からダイの前記出口側へ曲がる湾曲部と、該湾曲部に連続して前記上端面に対して直交する直線部を有している請求項１７に記載のフィルム製造方法。
【請求項１９】
前記第２の領域は、第１の領域からダイの前記出口側へ曲がる湾曲部と、該湾曲部に連続して第２の流路の流路断面を大きくする方向であって前記出口から遠ざかる方向に傾斜して前記上端面に交差する直線部を有している１６に記載のフィルム製造方法。
【請求項２０】
前記出口が臨むダイの前記下端面と流体チャンバーの前記上端面はともに平坦面を成し、
流体チャンバーの前記上端面とダイの前記下端面の間には、前記対向面に沿う流体流路が延びてさらに第３の流路を形成しており、
第２の流路に次いで第３の流路に流体を流し、該第３の流路よりも流路断面の大きな下流方向に流体を放出する請求項１４〜１９のいずれかに記載のフィルム製造方法。
【請求項２１】
前記第３の流路における流体圧が大気圧より大きくなるように該第３の流路の流路断面積を調整する請求項２０に記載のフィルム製造方法。
【請求項２２】
前記第１の流路の流路抵抗を前記第２の流路の流路抵抗の０．３倍以上に調整する請求項１４〜２１のいずれかに記載のフィルム製造方法。
【請求項２３】
流体チャンバーから少なくとも２種類の流体圧の流体が提供されるようになっており、流体チャンバーの幅方向端部領域から提供される流体の流体圧を、その内側領域から提供される流体の流体圧に比して相対的に高圧となるように調整する請求項１４〜２２のいずれかに記載のフィルム製造方法。
【請求項２４】
前記流体チャンバーはその内部流路と該内部流路周囲の筒部とから構成され、
前記内部流路が対向面に臨む開口に連通し、かつ、前記筒部の端面の一部が前記対向面の前記第２の領域となっており、
前記筒部の幅方向端部領域には、該筒部の前記端面の一部に臨む開口とこれに連通する別途の流路が形成されており、
流体チャンバーの前記内部流路から流体を提供して前記流体流路に流し、かつ、前記別途の流路から前記流体流路にさらに流体を提供する請求項１５〜２３のいずれかに記載のフィルム製造方法。
【請求項２５】
前記別途の流路から提供する流体の温度を、前記流体流路を流れる流体の温度に比して高温にしておく請求項２４に記載のフィルム製造方法。
【請求項２６】
前記流体チャンバーはその内部流路と該内部流路周囲の筒部とから構成され、
前記筒部の幅方向の２つの側面にローラーが取り付けられ、該ローラーが前記冷却ロールに回転自在に接触して少なくとも前記第１の流路の流路断面幅を保証する請求項１４〜２５のいずれかに記載のフィルム製造方法。
【請求項１】
ダイの下端面に開設された出口から下方に押出された溶融樹脂を該出口の下方に位置して回転する冷却ロールで引取り、冷却ロールで溶融樹脂を冷却および固化してフィルムを製造するフィルム製造装置であって、
前記フィルム製造装置は、前記出口とその下方の前記冷却ロールの間の空間に流体を提供する流体チャンバーをさらに備え、
前記流体チャンバーは前記空間および前記冷却ロールに対向する対向面を有しており、
前記流体チャンバーから提供された流体は、前記対向面に沿う流体流路をダイ側に流れながら、前記空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に流体圧を付与させるようになっているフィルム製造装置。
【請求項２】
前記対向面は、冷却ロールのロール面と相補的形状を呈する第１の領域と、該第１の領域からダイの前記出口側へ曲がって流体チャンバーの上端に至る第２の領域と、からなり、
前記流体流路は、前記第１の領域と前記ロール面上の溶融樹脂の間の第１の流路と、前記第２の領域と前記出口下方の空間内にある溶融樹脂の間の第２の流路とからなり、
第２流路に連続した第１の流路の流路断面幅が、流体チャンバーの内部流路に比して狭くなっている請求項１に記載のフィルム製造装置。
【請求項３】
流体チャンバーの前記上端面は平坦面を成し、
前記対向面の前記第２の領域の曲率半径は前記上端面との交点に向かって増加しており、
前記出口から押出された溶融樹脂は前記流体圧を受けながら、下方の前記空間に延びた後に前記第２の流路を介して前記第２の領域に沿うようにして前記ロール面に達し、前記第１の流路を介して前記第１の領域に沿うようにして該ロール面に密着する請求項２に記載のフィルム製造装置。
【請求項４】
前記第２の領域が前記上端面に対して直交しており、
前記出口から押出された溶融樹脂は前記流体圧を受けながら、前記空間内を鉛直下方に延びた後に前記第２の流路を介して前記第２の領域に沿うようにして前記ロール面に達し、前記第１の流路を介して前記第１の領域に沿うようにして該ロール面に密着する請求項３に記載のフィルム製造装置。
【請求項５】
前記第２の領域は、第１の領域からダイの前記出口側へ曲がる湾曲部と、該湾曲部に連続して前記上端面に対して直交する直線部を有している請求項４に記載のフィルム製造装置。
【請求項６】
前記第２の領域は、第１の領域からダイの前記出口側へ曲がる湾曲部と、該湾曲部に連続して第２の流路の流路断面を大きくする方向であって前記出口から遠ざかる方向に傾斜して前記上端面に交差する直線部を有している請求項３に記載のフィルム製造装置。
【請求項７】
前記出口が臨むダイの前記下端面と流体チャンバーの前記上端面はともに平坦面を成し、
流体チャンバーの前記上端面とダイの前記下端面の間には、前記対向面に沿う流体流路が延びてさらに第３の流路を形成しており、
第３の流路を流れた流体は、該第３の流路よりも流路断面の大きな下流方向に放出されるようになっている請求項１〜６のいずれかに記載のフィルム製造装置。
【請求項８】
前記第３の流路における流体圧が大気圧より大きくなるように該第３の流路の流路断面積が調整されている請求項７に記載のフィルム製造装置。
【請求項９】
前記第１の流路の流路抵抗が前記第２の流路の流路抵抗の０．３倍以上である請求項１〜８のいずれかに記載のフィルム製造装置。
【請求項１０】
流体チャンバーから少なくとも２種類の流体圧の流体が提供されるようになっており、流体チャンバーの幅方向端部領域から提供される流体の流体圧が、その内側領域から提供される流体の流体圧に比して相対的に高圧に調整されている請求項１〜９のいずれかに記載のフィルム製造装置。
【請求項１１】
前記流体チャンバーはその内部流路と該内部流路周囲の筒部とから構成され、
前記内部流路が前記対向面に臨む開口に連通し、かつ、前記筒部の端面の一部が前記対向面の前記第２の領域となっており、
前記筒部の幅方向端部領域には、該筒部の前記端面の一部に臨む開口とこれに連通する別途の流路が形成されており、
流体チャンバーの前記内部流路から流体が提供されてこれが前記流体流路を流れ、かつ、前記別途の流路から前記流体流路にさらに流体が提供される請求項２〜１０のいずれかに記載のフィルム製造装置。
【請求項１２】
前記別途の流路から提供された流体の温度が、前記流体流路を流れる流体の温度に比して高温である請求項１１に記載のフィルム製造装置。
【請求項１３】
前記流体チャンバーはその内部流路と該内部流路周囲の筒部とから構成され、
前記筒部の幅方向の２つの側面にローラーが取り付けられ、該ローラーが前記冷却ロールに回転自在に接触して少なくとも前記第１の流路の流路断面幅を保証する請求項１〜１２のいずれかに記載のフィルム製造装置。
【請求項１４】
ダイの下端面に開設された出口から下方に押出された溶融樹脂を該出口の下方に位置して回転する冷却ロールで引取り、冷却ロールで溶融樹脂を冷却および固化してフィルムを製造するフィルム製造方法であって、
流体チャンバーから、前記出口とその下方の前記冷却ロールの間の空間に流体を提供し、該流体チャンバーの有する前記空間および前記冷却ロールに対向する対向面に沿う流体流路を介してダイ側に前記流体を流し、前記空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に流体圧を付与させながら冷却ロールによる溶融樹脂の引取りをおこなうフィルム製造方法。
【請求項１５】
前記対向面は、冷却ロールのロール面と相補的形状を呈する第１の領域と、該第１の領域からダイの前記出口側へ曲がって流体チャンバーの上端に至る第２の領域と、からなり、
前記流体流路は、前記第１の領域と前記ロール面上の溶融樹脂の間の第１の流路と、前記第２の領域と前記出口下方の空間内にある溶融樹脂の間の第２の流路とからなり、
第２流路に連続した第１の流路の流路断面幅が、流体チャンバーの内部流路に比して狭くなっている請求項１４に記載のフィルム製造方法。
【請求項１６】
流体チャンバーの前記上端面は平坦面を成し、
前記対向面の前記第２の領域の曲率半径は前記上端面との交点に向かって増加しており、
前記出口から押出された溶融樹脂に前記流体圧を付与しながら、該溶融樹脂を、下方の前記空間に延ばした後に前記第２の流路を介して前記第２の領域に沿うようにして前記ロール面に到達せしめ、前記第１の流路を介して前記第１の領域に沿うようにして該ロール面に密着させる請求項１５に記載のフィルム製造方法。
【請求項１７】
前記第２の領域が前記上端面に対して直交しており、
前記出口から押出された溶融樹脂に前記流体圧を付与しながら、該溶融樹脂を、前記空間内を鉛直下方に延ばした後に前記第２の流路を介して前記第２の領域に沿うようにして前記ロール面に到達せしめ、前記第１の流路を介して前記第１の領域に沿うようにして該ロール面に密着させる請求項１６に記載のフィルム製造方法。
【請求項１８】
前記第２の領域は、第１の領域からダイの前記出口側へ曲がる湾曲部と、該湾曲部に連続して前記上端面に対して直交する直線部を有している請求項１７に記載のフィルム製造方法。
【請求項１９】
前記第２の領域は、第１の領域からダイの前記出口側へ曲がる湾曲部と、該湾曲部に連続して第２の流路の流路断面を大きくする方向であって前記出口から遠ざかる方向に傾斜して前記上端面に交差する直線部を有している１６に記載のフィルム製造方法。
【請求項２０】
前記出口が臨むダイの前記下端面と流体チャンバーの前記上端面はともに平坦面を成し、
流体チャンバーの前記上端面とダイの前記下端面の間には、前記対向面に沿う流体流路が延びてさらに第３の流路を形成しており、
第２の流路に次いで第３の流路に流体を流し、該第３の流路よりも流路断面の大きな下流方向に流体を放出する請求項１４〜１９のいずれかに記載のフィルム製造方法。
【請求項２１】
前記第３の流路における流体圧が大気圧より大きくなるように該第３の流路の流路断面積を調整する請求項２０に記載のフィルム製造方法。
【請求項２２】
前記第１の流路の流路抵抗を前記第２の流路の流路抵抗の０．３倍以上に調整する請求項１４〜２１のいずれかに記載のフィルム製造方法。
【請求項２３】
流体チャンバーから少なくとも２種類の流体圧の流体が提供されるようになっており、流体チャンバーの幅方向端部領域から提供される流体の流体圧を、その内側領域から提供される流体の流体圧に比して相対的に高圧となるように調整する請求項１４〜２２のいずれかに記載のフィルム製造方法。
【請求項２４】
前記流体チャンバーはその内部流路と該内部流路周囲の筒部とから構成され、
前記内部流路が対向面に臨む開口に連通し、かつ、前記筒部の端面の一部が前記対向面の前記第２の領域となっており、
前記筒部の幅方向端部領域には、該筒部の前記端面の一部に臨む開口とこれに連通する別途の流路が形成されており、
流体チャンバーの前記内部流路から流体を提供して前記流体流路に流し、かつ、前記別途の流路から前記流体流路にさらに流体を提供する請求項１５〜２３のいずれかに記載のフィルム製造方法。
【請求項２５】
前記別途の流路から提供する流体の温度を、前記流体流路を流れる流体の温度に比して高温にしておく請求項２４に記載のフィルム製造方法。
【請求項２６】
前記流体チャンバーはその内部流路と該内部流路周囲の筒部とから構成され、
前記筒部の幅方向の２つの側面にローラーが取り付けられ、該ローラーが前記冷却ロールに回転自在に接触して少なくとも前記第１の流路の流路断面幅を保証する請求項１４〜２５のいずれかに記載のフィルム製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−７６４４５（Ｐ２０１２−７６４４５Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２６７６７（Ｐ２０１０−２２６７６７）
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【出願人】（３９０００３１９３）東洋鋼鈑株式会社 (265)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【出願人】（３９０００３１９３）東洋鋼鈑株式会社 (265)
【Ｆターム（参考）】
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