多層フィルム製造装置及び製造方法
【課題】溶融温度が異なる複数種の樹脂を用いて多層フィルムを共押出で製造する。
【解決手段】多層フィルム製造装置１５は、内部に樹脂Ａ，Ｂ，Ｃを溶融状態で流動させるマニホールド流路１６，１７，１８を設けた複数の第一ダイ１９，２０、２１を放射状に配設する。各第一ダイには溶融温度の異なる樹脂Ａ，Ｂ，Ｃを各溶融温度に応じた温度で加熱するヒータ２４を設けた。マニホールド流路１６，１７，１８は各第一ダイから第二ダイ２２に延びる。各マニホールド流路１６，１７，１８は各第一ダイ内で拡幅部１６ｂ、１７ｂ、１８ｂを形成し、その下流側に薄膜化する流路１６ｃ、１７ｃ、１８ｃを形成する。第二ダイ２２内で各流路を合一し、リップ２７から積層状態で押し出して、多層フィルムを形成する。
【解決手段】多層フィルム製造装置１５は、内部に樹脂Ａ，Ｂ，Ｃを溶融状態で流動させるマニホールド流路１６，１７，１８を設けた複数の第一ダイ１９，２０、２１を放射状に配設する。各第一ダイには溶融温度の異なる樹脂Ａ，Ｂ，Ｃを各溶融温度に応じた温度で加熱するヒータ２４を設けた。マニホールド流路１６，１７，１８は各第一ダイから第二ダイ２２に延びる。各マニホールド流路１６，１７，１８は各第一ダイ内で拡幅部１６ｂ、１７ｂ、１８ｂを形成し、その下流側に薄膜化する流路１６ｃ、１７ｃ、１８ｃを形成する。第二ダイ２２内で各流路を合一し、リップ２７から積層状態で押し出して、多層フィルムを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の熱可塑性樹脂を用いた共押し出しによる多層フィルム製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、異種材料からなる熱可塑性樹脂製フィルムを積層して一体化した多層フィルム・シートによって、１種類の樹脂製シートでは得られない耐熱性、耐薬品性等を備えた高強度で耐久性の高い多層フィルム・シートが得られることが知られている。多層フィルムを製造する手段として、樹脂製のフィルムを個別に製造して各フィルム間に接着剤をコーティングし、互いに押圧することで一体化させて多層フィルムを製造したものがある。このような多層フィルムの製造方法は接着剤層が必要である等、多くの材料が必要で工程数が多く煩雑であり製造コストが高いという欠点があった。
【０００３】
この欠点を改良する方法として、熱可塑性樹脂を複数の押し出し機によって同時に押し出して、１つのダイを通過させることでその内外で溶融状態の樹脂を１工程で同時に積層して多層フィルムを形成する共押出多層化技術が知られている。
共押出で多層フィルムを製造する装置としてフィードブロック型とマルチマニホールド型が知られている。
図６に示すフィードブロック型の多層フィルム製造装置１は、Ｔダイ２にフィードブロック３が接続されている。フィードブロック３には、例えば溶融状態の熱可塑性樹脂を押し出す図示しない３種類の押出機にアダプタを介して接続された３本のマニホールド流路４，５，６が設けられている。これらマニホールド流路４，５，６はフィードブロック３内で互いに当接するように三層に密接した合一状態とされる。
合一状態で各マニホールド流路４，５，６はＴダイ２内に延び、図７に示すように、拡径した略台形状の拡幅部４ａ，５ａ，６ａで各溶融樹脂が溜められて幅方向に薄膜状に引き延ばされてリップ８から押し出され、互いに密着して一体化された三層フィルムが得られる。その後、三層フィルムは冷却される。
このＴダイ２では外周壁面にヒータ９を取り付けて加熱し、各マニホールド流路４，５，６内の樹脂の溶融と引き延ばしを進める。また、リップ８の近傍にはリップ調整ボルト１０が設けられ、リップ調整ボルト１０を進退させることでリップ８部分の各マニホールド流路４，５，６の空間を変化させて幅方向のフィルム厚みを統一させたり、フィルムの厚さを増減調整する。
【０００４】
また、マルチマニホールド型の多層フィルム製造装置１２として、図８及び図９に示すものが知られている。この多層フィルム製造装置１２はＴダイ２内に３種類の樹脂を個別に流動させるマニホールド流路４，５，６が互いに略平行に配設され、各マニホールド流路４，５，６内の拡径された拡幅部４ａ，５ａ，６ａでそれぞれ溶融樹脂を滞留させて幅方向に引き延ばして薄膜状に形成する（図９参照）。その後、各マニホールド流路４，５，６で密着させて三層形状に合一化させてリップ８から各樹脂を押し出すことで、三層のフィルムを密着させ一体化させてなる三層フィルムが得られる。
このＴダイ２においては、分離状態に保持された各マニホールド流路４，５，６の流路間やＴダイ２の外周面にヒータ９を設置することで、各樹脂の溶融を保持させるようにしている。
【０００５】
このような共押出で多層フィルムを製造する装置として、更に歩留まり性やリサイクル性を向上させる手法として、例えば特許文献１に記載されたものが提案されている。
この多層フィルムは、各層のフィルムシート間に接着剤層を形成して接着剤層によって３層の樹脂を互いに接着した３種５層のフィルムシートの構成を有している。そのため、この多層フィルム製造装置では、Ｔダイにおいて３種の樹脂を溶融させるための３本のマニホールド流路と、隣接する２本のマニホールド流路間にそれぞれ配設した接着剤を溶融するための２本のマニホールド流路とを備えており、リップから３種５層のフィルムシートを押し出して一体化させて冷却するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−５２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これらの多層フィルム製造装置では、Ｔダイが鉄等金属製であるため、ヒータを配置したとしてもダイの中で温度分布を作りにくく、フィルムを形成するための樹脂は互いに押出しに適した粘度が得られる温度範囲が近接した（例えば３０℃〜４０℃程度の差）素材しか使用できなかった。ダイの加熱温度がマニホールド流路内の樹脂の上述した押出しに適した粘度が得られる温度範囲（以下、適正温度範囲という）より低いと樹脂が固化したり、粘度が増大するため、押し出しが不可能になる不具合が発生し、ダイの加熱温度が樹脂の適正温度範囲より高い場合には溶融温度が熱で分解したり変性したりして異物発生や穴あきなどの不具合が発生する。
【０００８】
また、適正温度範囲の相違する３種の熱可塑性樹脂Ａ，Ｂ，Ｃについて樹脂粘度と押し出し温度との関係をグラフで示すと例えば図１０に示すように表れる。Ｔダイ内における押出温度が適正温度範囲であると流動性が高く、適正温度範囲より低温の状態では、樹脂Ａ，Ｂ，Ｃはいずれも最適粘度より粘度が高い押出不能状態または流動性不良状態になる。押出温度が適正温度範囲より高い状態であると樹脂は変性してゲル化したり熱分解することになる。
そして、例えば図１１に示すように、押出温度をＹ℃に設定すると、樹脂Ｃは適正温度範囲内にあるが樹脂Ａ，Ｂは適正温度範囲より低いために樹脂が固化したり粘度が増大するため、共押出による多層フィルムは製造できない。また、押出温度をＹ℃より高いＺ℃に設定すると、樹脂Ａ，Ｂは適正温度範囲内にあるが、樹脂Ｃは適正温度範囲より高温で変性し易くなり、ゲル化や熱分解による異物発生や穴あきなどの不具合が発生する。
そのため、溶融温度差が４０℃を超えるような互いに異なる樹脂Ａ，Ｂ，Ｃを共押出によって多層フィルムを製造することは困難であった。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みて、適正温度範囲が相違する複数種類の熱可塑性樹脂を用いて多層フィルムを共押出によって製造するようにした多層フィルム製造装置及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】
【００１０】
本発明による多層フィルム製造装置は、内部に熱可塑性樹脂を溶融状態で流動させるマニホールド流路を設けた第一ダイを複数配設し、各第一ダイには押し出しに適した粘度が得られる温度範囲の異なる熱可塑性樹脂を当該温度範囲に応じた温度で加熱するヒータがそれぞれ設けられ、第一ダイにそれぞれ設けられたマニホールド流路には溶融された熱可塑性樹脂を幅方向に拡幅し薄膜化するための拡幅部が設けられており、薄膜化した熱可塑性樹脂を合一する合一流路を経由してリップから積層フィルムを押出して成形することを特徴とする。
本発明に係る多層フィルム製造装置によれば、適正温度範囲の異なる複数種類の熱可塑性樹脂を、それぞれ固有の適正温度範囲に設定した複数の第一ダイの各マニホールド流路内で個別に溶融して薄膜化させ、合一流路を通して薄膜状の各熱可塑性樹脂を積層状態にして押し出し、積層フィルムとして成形する。そのため、比較的適正温度範囲の低い樹脂が、それより高い温度にさらされても熱分解したり変性する前に短時間でリップから外部に押し出すことができて、多層フィルムを製造することができる。
【００１１】
本発明による多層フィルム製造方法は、適正温度範囲の異なる複数種類の熱可塑性樹脂をそれぞれ別個の第一ダイに設けたマニホールド流路に供給して溶融状態で流動させ、各第一ダイのマニホールド流路内で溶融状態の各樹脂を拡幅部で拡幅してその下流側で薄膜化させ、その後、溶融状態の各熱可塑性樹脂を互いに密着させて合一流路内に流入させて、リップから当該流路内の溶融された熱可塑性樹脂を薄膜状態で押し出して、多層フィルムとして成形するようにしたことを特徴とする。
本発明に係る多層フィルム製造方法によれば、適正温度範囲の異なる複数種類の樹脂を、それぞれ固有の適正温度範囲に設定した複数の第一ダイの各マニホールド流路内で個別に溶融して拡幅して薄膜化させた後、合一流路内で複数種類の熱可塑性樹脂を薄膜状態で積層させてリップから押し出すことで多層フィルムが得られる。そのため、薄膜化した後の複数種類の溶融樹脂の流動経路が短くて済み、その流動経路内での加熱温度が一部の樹脂の適正温度範囲より高くても変性や熱分解等が発生する前にリップから押し出すことができ、低くても流動性を損なう前にリップから押し出すことができて、複数種類の熱可塑性樹脂を多層フィルムとして製造できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る多層フィルム製造装置及び製造方法によれば、適正温度範囲の異なる複数種類の樹脂をそれぞれ固有の適正温度範囲に設定した各第一ダイのマニホールド流路内で個別に溶融して薄膜化したため、その後は合一流路を経由してリップから押し出すだけでよいから経路が短くて済み、その経路間での加熱温度が一部の樹脂の適正温度範囲より高くても変性や熱分解等が発生する前にリップから押し出すことができ、低くても流動性を損なう前にリップから押し出すことができて、複数種類の熱可塑性樹脂を多層フィルムとして製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一の実施例による多層フィルム製造装置を示す要部構成図である。
【図２】第一実施例による多層フィルム製造装置内でマニホールド流路によって溶融樹脂が形成される要部形状を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第二の実施例による多層フィルム製造装置を示す要部構成図である。
【図４】本発明の第三の実施例による多層フィルム製造装置を示す要部構成図である。
【図５】本発明で使用する樹脂の種類と製造した多層フィルムの用途を示す表である。
【図６】従来の多層フィルム製造装置を示す要部構成図である。
【図７】図６に示す多層フィルム製造装置において、マニホールド流路によって溶融樹脂が形成される要部形状を模式的に示す図である。
【図８】従来の多層フィルム製造装置の別の例を示す要部構成図である。
【図９】図８に示す多層フィルム製造装置において、樹脂を多層フィルム製造装置内で薄膜化した状態を模式的に示す図である。
【図１０】溶融温度の異なる３種類の樹脂について押出温度と樹脂粘度との関係を示す図である。
【図１１】設定した温度における図１０に示す各樹脂の状態を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明による多層フィルム製造装置は、複数の第一ダイにそれぞれ設けたマニホールド流路の各拡幅部の下流側に、各マニホールド流路を互いに接合させる合一流路と、ここを経由してきた積層状態にある溶融樹脂を押し出すリップとが備えられている。
本発明に係る多層フィルム製造装置によれば、適正温度範囲の異なる熱可塑性樹脂を、それぞれ固有の適正温度範囲に設定した複数の第一ダイの各マニホールド流路内で個別に溶融して薄膜化させた後に、合一流路を通して薄膜状の各熱可塑性樹脂を積層状態にして短い経路でリップから押し出し、積層フィルムを成形する。
【００１５】
また、合一流路の近傍には、温度勾配を与える温度勾配手段が設定されていてもよい。
温度勾配手段によって、合一流路で積層された薄膜状の各熱可塑性樹脂をそれぞれ異なる適正温度範囲に近い温度に保持して、変性する前に積層状態でリップから押し出すことができる。
また、温度勾配手段として、合一流路における少なくとも一方側にヒータが配設されていてもよく、適正温度範囲の比較的高い薄膜状の熱可塑性樹脂に対向してヒータを設けることで複数の薄膜状の熱可塑性樹脂に温度勾配を持たせることができる。
また、温度勾配手段として、合一流路に他の部分とは熱伝導率の異なる材質で形成されていると共に冷却手段を有するブロックが設けられてもよく、この構成によっても合一流路内の積層状態の複数の熱可塑性樹脂に温度勾配を設けることができる。
【００１６】
また本発明による多層フィルム製造装置では、合一流路とリップは、第二ダイに設けられていてもよい。
この構成を採用すれば、第二ダイでは温度勾配手段によって上述の複数の第一ダイとは別個に温度設定ができるから、合一流路内で適正温度範囲の異なる薄膜化された複数の熱可塑性樹脂を、熱分解したり変性する前に短い経路でリップから外部に押し出すことができる。
【００１７】
また、合一流路とリップは、最も適正温度範囲が高い第一ダイに設けられていてもよい。
この場合でも、比較的適正温度範囲の低い第一ダイのマニホールド流路が、最も適正温度範囲が高い第一ダイのマニホールド流路に合一流路で合流してリップから押し出されるまでの経路が短いから、比較的適正温度範囲の低い熱可塑性樹脂が、それより高い温度にさらされても熱分解したり変性する前に短時間でリップから外部に押し出すことができる。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の実施例による多層フィルム製造装置について添付図面により説明する。
まず図１及び図２により第一の実施例を説明する。
図１に示す第一の実施例による多層フィルム製造装置１５は、フィルム成形用ダイとしてＴダイ１４が設けられている。このＴダイ１４は、複数本、例えば３本のマニホールド流路１６，１７，１８を個別に保持する第一ダイ１９、第一ダイ２０，第一ダイ２１と、これら第一ダイ１９〜２１の下流側に接続して設けられた第二ダイ２２とを備えている。第一ダイ１９、２０、２１にはそれぞれ溶融温度の異なる熱可塑性樹脂（以下、単に樹脂という）が押出機から各マニホールド流路１６，１７，１８に供給される。
図１において、第一ダイは右側から左側に向けて第一ダイ１９、第一ダイ２０，第一ダイ２１が配設され、各第一ダイ１９、２０，２１は第二ダイ２２に向けて放射状に配列されているが、各第一ダイ１９、２０，２１の配列の姿勢は任意である。
【００１９】
第一ダイ１９内に設けたマニホールド流路１６は、図２に溶融状態の樹脂Ａ，Ｂ，Ｃの形状で示すように、例えば円筒形溝のマニホールド部１６ａが下流側途中部分で略台形状に拡幅されて溶融樹脂を滞留させ、幅方向に拡幅し薄膜化するための拡幅部１６ｂが形成され、その下流側に流路１６ｃが形成される。流路１６ｃは第一ダイ１９から突出して第二ダイ２２内に延びている。同様に、他の第一ダイ２０、２１も、マニホールド部１７ａ、１８ａと拡幅部１７ｂ、１８ｂと流路１７ｃ、１８ｃが形成されている。
ここで、第一ダイ１９、２０、２１における各マニホールド流路１６，１７，１８にそれぞれ供給される樹脂を便宜的に樹脂Ａ，Ｂ，Ｃとして区別する。これら樹脂Ａ，Ｂ，Ｃは最大溶融温度差が１００℃〜３００℃程度あるものとし、押し出しに適した粘度に設定する温度範囲即ち溶融温度範囲が互いに異なるものとする。本明細書では、樹脂を押し出しに適した粘度に設定できる温度範囲を適正温度範囲という。ここでは適正温度範囲の大きいものから順に樹脂Ａ，Ｂ，Ｃとする。
【００２０】
また、第一ダイ１９にはヒータ２４が取り付けられており、図示しない制御手段によってヒータ２４の温度を設定できるようになっている。ここでは、マニホールド流路１６内の樹脂Ａの溶融温度またはこれより若干高い温度に設定されている。同様に、第一ダイ２０，２１にもそれぞれヒータ２４、２４が取り付けられ、各ヒータ２４の温度はマニホールド流路１７，１８を流動する樹脂Ｂ，Ｃの溶融温度または若干高い温度に設定されている。
【００２１】
第二ダイ２２は、上述した従来のダイよりも短い長さに設定されている。この第二ダイ２２は第一ダイ１９、２０，２１から突出するマニホールド流路１６，１７，１８の流路１６ｃ、１７ｃ、１８ｃが内部で中心側に向けて放射状に延伸して互いに当接し、三層に密接した積層状態となる。この積層構成を合一流路２６として第二ダイ２２の先端であるリップ２７に延びて開口している。
第二ダイ２２は鉄製等であるため異なる範囲の温度設定が困難である。そのため、第二ダイ２２は図示しないヒータによって各樹脂Ａ，Ｂ，Ｃのうち最も高温の樹脂Ａの溶融温度に全体が設定されている。また、第二ダイ２２の一部のヒータ２８はマニホールド流路１６〜１８の合一流路２６に沿って配設され、マニホールド流路１６の流路１６ｃに対向している。
また、第二ダイ２２には、合一流路２６に対してヒータ２８とリップ２７に隣接して空間３０が形成され、この空間３０を通してリップ調整ボルト３１がそれぞれ進退可能に幅方向に等間隔に複数配設されている。リップ調整ボルト３１をねじ込むことで先端が空間３０に位置するリップ２７の側面を押圧してリップ２７を変形可能としている。そのため、リップ２７はフレキシブルである。リップ調整ボルト３１でリップ２７が押されることで、合一流路２６の厚みが調整でき、押し出されるフィルムの幅方向の厚みを均一化できる。
【００２２】
本実施例による多層フィルム製造装置１５は上述の構成を備えており、次に多層フィルム製造方法について説明する。
各押出機から３種類の樹脂Ａ，Ｂ，Ｃが溶融されて、第一ダイ１９，２０，２１の各マニホールド流路１６，１７，１８に個別に供給される。第一ダイ１９，２０，２１はそれぞれ供給される樹脂Ａ，Ｂ，Ｃの溶融温度に応じた異なる加熱温度に保持されている。各マニホールド流路１６，１７，１８に供給される樹脂Ａ，Ｂ，Ｃは各ヒーター２４によって更にそれぞれの溶融温度で加熱されるために、個別に溶融状態で進みそれぞれ適正粘度範囲に保持されて流動性が確保される。
そして、各マニホールド流路１６，１７，１８内で拡幅部１６ｂ、１７ｂ、１８ｂによって各樹脂Ａ，Ｂ，Ｃは滞留し拡幅され、図２に示すように１６ｂ、１７ｂ、１８ｂの下流側に接続される流路１６ｃ、１７ｃ、１８ｃで薄膜化される。
【００２３】
そして、流動性を増した樹脂Ａ，Ｂ，Ｃは更にマニホールド流路１６，１７，１８の流路１６ｃ、１７ｃ、１８ｃ内を流動して薄膜形状で第一ダイ１９，２０，２１から第二ダイ２２内に流動し、合一流路２６で各流路１６ｃ、１７ｃ、１８ｃが三層に積層された状態となってリップ２７の開口から押し出される。押し出された各樹脂Ａ，Ｂ，Ｃは薄膜のフィルムが積層して一体化された三層フィルムとして形成されており、その後に冷却される。
ここで、第一ダイ１９，２０，２１ではマニホールド流路１６，１７，１８内の各樹脂Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれの溶融温度に応じて個別に加熱される。そして、溶融状態に保持された各樹脂Ａ，Ｂ，Ｃはマニホールド流路１６，１７，１８内で第二ダイ２２に移動すると、第二ダイ２２は最も溶融温度の高い樹脂Ａの溶融温度に維持されている。そのため、樹脂ＢやＣは適正温度範囲（適正粘度範囲）を超えた高温に曝されて時間の経過によって変質して押出不良や流動性不良になり易いが、第二ダイ２２での合一流路は短いために、変質する前に短時間でリップ２７から押し出される。
【００２４】
なお、第二ダイ２２における合一流路２６には樹脂Ａの流路側にヒータ２８を設けたから、熱伝導により樹脂Ａが流動する部分が最も高温になり、樹脂Ｂと樹脂Ｃが流動する部分は順次ヒータ２８から遠い位置にあるため、若干の温度傾斜（例えば３０℃〜４０℃程度）を発生する。そのため、樹脂Ｂ、樹脂Ｃが樹脂Ａに対して順次温度低下するため、この点からも樹脂Ｂや樹脂Ｃについて高温加熱による変質を起こしにくい。
また、第二ダイ２２において、リップ調整ボルト３１を進退調整することで、リップ２７をフレキシブルに変形可能であり、リップ２７における合一流路の厚みを調整できるから、押し出される三層フィルムの幅方向の厚みを統一できる。
【００２５】
上述のように本実施例による多層フィルム製造装置１５によれば、溶融温度が１００℃〜３００℃程度の範囲で相違するフィルム成形用の樹脂Ａ，Ｂ，Ｃを用いて、第一ダイ１９，２０，２１では個々の適切な溶融温度に設定してマニホールド流路１６，１７，１８内を流動させることで、適正温度で溶融状態に保持して第二ダイ２２のリップ２７近傍まで流動できる。そして、個別の第一ダイ１９，２０，２１に続く一体型の第二ダイ２２が最も溶融温度の高い樹脂Ａの溶融温度に設定されていても、比較的溶融温度の低い樹脂Ｂ，Ｃを樹脂Ａと共に合一流路内を短時間で流動させて共押し出しでき、樹脂Ｂ，Ｃが分解したり変質したりするのを防止して品質のよい三層フィルムを製造できる。
特に本実施例では、第一ダイ１９，２０，２１内のマニホールド流路１６，１７，１８において、各樹脂Ａ，Ｂ，Ｃを拡幅部１６ｂ、１７ｂ、１８ｂで幅方向に拡幅、薄膜化し、流路１６ｃ、１７ｃ、１８ｃから第二ダイに押し出す。そのため、第二ダイ２２での合一流路２６は積層して押し出すだけであるから、高温状態での各溶融樹脂の流動経路と流動時間を短縮できる。
【００２６】
次に本発明の他の実施例について説明するが、上述の第一の実施例と同一または同様の部材、部品等については同一の符号を用いて説明を省略する。
図３は本発明の第二の実施例による多層フィルム製造装置３５を示す図である。本第二の実施例における第一の実施例との相違点は、第二ダイ２２のリップ部２７に関する。
本第二の実施例による多層フィルム製造装置３５では、リップ部２７における合一流路２６と空間３０との間の一部分をなすブロック２７Ａを第二ダイ２２の他の部分より熱伝導率の低い材質のものを用いる。合一流路２６に対してブロック２７Ａと反対側にヒータ２８が設けられている。これにより、合一流路２６にヒータ２８のみ配置した場合より大きい温度勾配を設定できる。
【００２７】
例えば、第二ダイ２２の材質を銅（熱伝導率３７０Ｗ／ｍＫ）とすると、ブロック２７Ａをアルミ（熱伝導率２００Ｗ／ｍＫ）、鋼材（熱伝導率５３Ｗ／ｍＫ）、鉛（熱伝導率３５Ｗ／ｍＫ）またはステンレス鋼（熱伝導率１７Ｗ／ｍＫ）等とすることができる。なお、第二ダイ２２の材質とブロック２７Ａの材質とは両者の熱伝導率に差があればどのような材質を採用してもよく、例えば第二ダイ２２の材質に鋼材を用い、ブロック２７Ａの材質に鉛やステンレス鋼等を用いることもできる。
また、ヒーター２８として例えば電熱線ヒーターや誘導加熱ヒーターなどを用いることができる。
また、ブロック２７Ａ内には冷却手段３６が設けられており、これによってヒーター２８との間で合一流路２６に一層大きな温度勾配を設定できる。冷却手段３６は水冷管や冷却ファン等を用いることができる。
【００２８】
なお、本実施例においては、温度勾配手段として、第二ダイ２２の合一流路２６に沿って温度勾配を設定するヒーター２８，熱伝導率の低いブロック２７Ａ、冷却手段３６を設けたが、必ずしもこれらを全て設定する必要はなく、合一流路２６における溶融温度の相違する樹脂Ａ，Ｂ，Ｃの配列位置に応じて、任意の１または複数の温度勾配手段を設定すればよい。
【００２９】
上述のように本第二実施形態による多層フィルム製造装置３５によれば、第一の実施例による効果に加えて、溶融温度の最も高い樹脂Ａの温度に設定された第二ダイ２２内において、合一流路２６の溶融温度の相違する樹脂Ａ，Ｂ，Ｃの配列に沿ってヒーター２８，熱伝導率の低いブロック２７Ａ、冷却手段３６を設けて温度勾配を大きくしたから、設定温度より溶融温度の低い樹脂Ｂ，Ｃが第二ダイ２２を流動する間に変質したり分解したりすることを一層防止できて、より高品質な三層フィルムを製造できる。
【００３０】
次に本発明の第三実施例による多層フィルム製造装置について図４により説明する。
図４に示す多層フィルム製造装置４０は上述の実施例と相違して第二ダイ２２を省略し、供給する樹脂Ａ，Ｂ，Ｃの数に応じた本数、ここでは３本の第一ダイ４１、４２、４３で構成されている。
第一ダイ４１、４２、４３は略放射状に配設されており、中央に位置する第一ダイ４１内に設けたマニホールド流路４４が最も溶融温度の高い樹脂Ａを溶融状態で流動させるものであり、両側の第一ダイ４２，４３内にそれぞれ設けたマニホールド流路４５、４６が樹脂Ｂ，Ｃを溶融状態で流動させるものである。図に示すように、樹脂Ａを流動させる中央の第一ダイ４１は他の第一ダイ４２，４３より長く樹脂Ａの流動方向先端にはリップ２７が形成されている。
【００３１】
そして、両側の第一ダイ４２，４３は中央の第一ダイ４１の先端側部にそれぞれ連結されている。中央の第一ダイ４１内に設けた樹脂Ａを流動させるマニホールド流路４４はリップ２７の開口まで延びている。両側の第一ダイ４２，４３にそれぞれ設けた樹脂Ｂ，Ｃを流動させるためのマニホールド流路４５、４６は中央の第一ダイ４１との接合部から中央の第一ダイ４１内に延びており、樹脂Ａのマニホールド流路４４に交差する領域で屈曲または湾曲して樹脂Ａのマニホールド流路４４の両側に密接して三層の合一流路４８を形成してリップ２７の開口に連通している。
【００３２】
中央の第一ダイ４１のマニホールド流路４４は上述の実施例と同様に、図示しない押出機からアダプタ４９Ａを介して溶融された樹脂Ａの供給を受けている。そして、マニホールド流路４４内では、例えば円筒形溝のマニホールド４４ａが下流側途中部分で拡幅部４４ｂを形成し、その下流側に樹脂Ａを薄膜化する流路４４ｃが形成され、合一流路４８からリップ２７に延びている。同様に、他の第一ダイ４２、４３もアダプタ４９Ｂ，４９Ｃを介して押出機に接続され、マニホールド部４５ａ、４６ａと拡幅部４５ｂ、４６ｂと流路４５ｃ、４６ｃが形成されている。マニホールド流路４５、４６は、第一ダイ４２、４３から最も高温の中央の第一ダイ４１内に延びている。
各マニホールド流路４４，４５，４６の流路４４ｃ、４５ｃ、４６ｃはリップ部２７で三層に接合された合一流路４８を構成する。
そして、各第一ダイ４１、４２，４３の外周面には流動する樹脂Ａ，Ｂ，Ｃの溶融温度に応じた温度にそれぞれ加熱するためのヒータ２４が取り付けられている。なお、第一ダイ４１に設けたヒータ２４は、中央の第一ダイ４１と両側の第一ダイ４２，４３との接合部において、両側の第一ダイ４２，４３に非接触に設置されていることが好ましい。
【００３３】
本第三の実施例による多層フィルム製造装置４０は上述の構成を備えているから、各押出機から３種類の樹脂Ａ，Ｂ，Ｃが溶融されてアダプタ４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃを介して、第一ダイ４１，４２，４３の各マニホールド流路４４，４５，４６に個別に供給される。各マニホールド流路４４，４５，４６にそれぞれ供給される樹脂Ａ，Ｂ，Ｃは各ヒーター２４によって更にそれぞれの溶融温度で加熱されるために、個別に溶融状態で進み適正粘度範囲に保持されて流動性が確保される。
そして、各マニホールド流路４４，４５，４６内で拡幅部４４ｂ、４５ｂ、４６ｂによって各樹脂Ａ，Ｂ，Ｃは滞留して拡幅され、図２に示すようにそれぞれ流路４４ｃ、４５ｃ、４６ｃで薄膜化される。
【００３４】
中央の第一ダイ４１では、マニホールド流路４４内の樹脂Ａは加熱溶融されて流動性を確保してそのまま合一流路４８へ流れる。両側の第一ダイ４２、４３では、マニホールド流路４５，４６は各第一ダイ４２、４３内でそれぞれ樹脂Ｂ，Ｃの溶融温度で加熱溶融され、拡径された拡幅部４５ｂ、４６ｂによって各樹脂Ｂ，Ｃは滞留して拡幅され、それぞれ流路４５ｃ、４６ｃで薄膜化される。
そして、マニホールド流路４５，４６の流路４５ｃ、４６ｃは両側の第一ダイ４２，４３から中央の第一ダイ４１に延びて、合一流路４８で中央の流路４４ｃの両側に４５ｃ、４６ｃが密着されている。そのため、樹脂Ｂ，Ｃはそれぞれの溶融温度に加熱された両側の第一ダイ４２，４３から中央の第一ダイ４１に流動して、樹脂Ａの溶融温度に曝されるが、中央の第一ダイ４１内の経路は短いために高温によって溶融樹脂Ｂ，Ｃが熱分解したり変性したりする前に短時間でリップ２７の開口から押し出される。
押し出された薄膜状の樹脂Ａ，Ｂ，Ｃは三層フィルム５０となり、冷却されて固化する。
【００３５】
なお、上述した多層フィルム製造装置４０では、最も溶融温度の高い樹脂Ａを流動する第一ダイ４１を中央に設け、樹脂Ａより溶融温度が低い樹脂Ｂ，Ｃを流動させる第一ダイ４２，４３を両側に配置して第一ダイ４１に対して斜めに傾斜して接続するように構成したが、いずれの第一ダイを中央に配置してもよい。いずれの場合でも、最も加熱温度（溶融温度）の高い第一ダイ４１にリップ２７を設けて、比較的加熱温度の低い第一ダイ４２，４３を接合させるようにすることが構成を簡単にする上で好ましい。
【００３６】
上述したように、本第三の実施例による多層フィルム製造装置４０は、第二ダイ２２を省略して溶融温度の異なる樹脂Ａ，Ｂ，Ｃの種類に応じた三本の第一ダイ４１、４２、４３で構成されているから、構造が一層シンプルになりコストを低減できる。
【００３７】
なお、第三の実施例による多層フィルム製造装置４０では、リップ２７の領域に熱伝導率の比較的低いブロック２７，ヒーター２８，冷却手段３６を設けていないが、これらの少なくともいずれかまたは全てを設置して合一流路４８に温度勾配を設けてもよい。
【００３８】
次に、溶融温度の異なる複数種類の樹脂Ａ，Ｂ，Ｃを、本実施例による多層フィルム製造装置１５，２５，４０を用いて同時に共押し出しする樹脂素材と、得られる多層フィルムの用途の一例について図５に示す。
例えば第１例では、最も溶融温度の高い（例えば２５０℃〜３１０℃）２種の樹脂としてフッ素樹脂を用い、その間にナイロン樹脂（溶融温度１７０℃〜２６５℃）を挟んで構成した三層フィルムとして、高強度撥水フィルムが得られる。第２例として、最も溶融温度の高い（例えば２５０℃〜３１０℃）フッ素樹脂と、比較的溶融温度の低いポリエチレン樹脂（溶融温度１１０℃〜１４０℃）を接合して構成した二層フィルムとして、耐薬品性フィルムが得られる。第３例として、最も溶融温度の高い（例えば約２８０℃）ＰＰＳ樹脂と、比較的溶融温度の低いＥＶＡ樹脂（溶融温度６０℃〜９０℃）を接合して構成した二層フィルムとして、耐薬品性粘着フィルムが得られる。
なお上述の第１乃至第３例で、各樹脂の融点を記載したが、実際の製造時における樹脂の溶融温度とは必ずしも一致しないことがある。
【００３９】
なお、上述の各実施例では、溶融温度の異なる２〜３種類の樹脂を用いて第一ダイを樹脂の数だけ設けた多層フィルム製造装置１５，２５、４０について説明したが、複数樹脂の種類の組合せや第一ダイ及びマニホールド流路の数は任意である。
また、本発明は、上述の各実施例で説明したように、第一ダイ１９，２０，２１、４１、４２，４３に設けたマニホールド流路１６，１７，１８、４４，４５，４６で、マニホールド部１６ａ，１７ａ，１８ａ、４４ａ，４５ａ，４６ａから拡幅部１６ｂ、１７ｂ、１８ｂ、４４ｂ、４５ｂ、４６ｂを介して流路１６ｃ、１７ｃ、１８ｃ、４４ｃ、４５ｃ、４６で薄膜化されていて、各樹脂を個別に薄膜状態に形成できればよい。各樹脂について、その後の合一流路２６，４８での密着やリップ２７からの押し出しは、いずれかの第一ダイや第二ダイ２２、或いは他の適宜手段の少なくともいずれかに設けられていればよい。
【符号の説明】
【００４０】
１５、２５、４０ 多層フィルム製造装置
１６，１７，１８、４４，４５，４６ マニホールド流路
１６ｂ、１７ｂ、１８ｂ、４４ｂ、４５ｂ、４６ｂ 拡幅部
１６ｃ、１７ｃ、１８ｃ、４４ｃ、４５ｃ、４６ｃ 流路
１９，２０，２１、４１，４２，４３ 第一ダイ
２２ 第二ダイ
２４，２８ ヒーター
２６、４８ 合一流路
２７ リップ
２７Ａ ブロック
３１ リップ調整ボルト
３６ 冷却手段
５０ 三層フィルム
Ａ，Ｂ，Ｃ 樹脂
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の熱可塑性樹脂を用いた共押し出しによる多層フィルム製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、異種材料からなる熱可塑性樹脂製フィルムを積層して一体化した多層フィルム・シートによって、１種類の樹脂製シートでは得られない耐熱性、耐薬品性等を備えた高強度で耐久性の高い多層フィルム・シートが得られることが知られている。多層フィルムを製造する手段として、樹脂製のフィルムを個別に製造して各フィルム間に接着剤をコーティングし、互いに押圧することで一体化させて多層フィルムを製造したものがある。このような多層フィルムの製造方法は接着剤層が必要である等、多くの材料が必要で工程数が多く煩雑であり製造コストが高いという欠点があった。
【０００３】
この欠点を改良する方法として、熱可塑性樹脂を複数の押し出し機によって同時に押し出して、１つのダイを通過させることでその内外で溶融状態の樹脂を１工程で同時に積層して多層フィルムを形成する共押出多層化技術が知られている。
共押出で多層フィルムを製造する装置としてフィードブロック型とマルチマニホールド型が知られている。
図６に示すフィードブロック型の多層フィルム製造装置１は、Ｔダイ２にフィードブロック３が接続されている。フィードブロック３には、例えば溶融状態の熱可塑性樹脂を押し出す図示しない３種類の押出機にアダプタを介して接続された３本のマニホールド流路４，５，６が設けられている。これらマニホールド流路４，５，６はフィードブロック３内で互いに当接するように三層に密接した合一状態とされる。
合一状態で各マニホールド流路４，５，６はＴダイ２内に延び、図７に示すように、拡径した略台形状の拡幅部４ａ，５ａ，６ａで各溶融樹脂が溜められて幅方向に薄膜状に引き延ばされてリップ８から押し出され、互いに密着して一体化された三層フィルムが得られる。その後、三層フィルムは冷却される。
このＴダイ２では外周壁面にヒータ９を取り付けて加熱し、各マニホールド流路４，５，６内の樹脂の溶融と引き延ばしを進める。また、リップ８の近傍にはリップ調整ボルト１０が設けられ、リップ調整ボルト１０を進退させることでリップ８部分の各マニホールド流路４，５，６の空間を変化させて幅方向のフィルム厚みを統一させたり、フィルムの厚さを増減調整する。
【０００４】
また、マルチマニホールド型の多層フィルム製造装置１２として、図８及び図９に示すものが知られている。この多層フィルム製造装置１２はＴダイ２内に３種類の樹脂を個別に流動させるマニホールド流路４，５，６が互いに略平行に配設され、各マニホールド流路４，５，６内の拡径された拡幅部４ａ，５ａ，６ａでそれぞれ溶融樹脂を滞留させて幅方向に引き延ばして薄膜状に形成する（図９参照）。その後、各マニホールド流路４，５，６で密着させて三層形状に合一化させてリップ８から各樹脂を押し出すことで、三層のフィルムを密着させ一体化させてなる三層フィルムが得られる。
このＴダイ２においては、分離状態に保持された各マニホールド流路４，５，６の流路間やＴダイ２の外周面にヒータ９を設置することで、各樹脂の溶融を保持させるようにしている。
【０００５】
このような共押出で多層フィルムを製造する装置として、更に歩留まり性やリサイクル性を向上させる手法として、例えば特許文献１に記載されたものが提案されている。
この多層フィルムは、各層のフィルムシート間に接着剤層を形成して接着剤層によって３層の樹脂を互いに接着した３種５層のフィルムシートの構成を有している。そのため、この多層フィルム製造装置では、Ｔダイにおいて３種の樹脂を溶融させるための３本のマニホールド流路と、隣接する２本のマニホールド流路間にそれぞれ配設した接着剤を溶融するための２本のマニホールド流路とを備えており、リップから３種５層のフィルムシートを押し出して一体化させて冷却するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−５２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これらの多層フィルム製造装置では、Ｔダイが鉄等金属製であるため、ヒータを配置したとしてもダイの中で温度分布を作りにくく、フィルムを形成するための樹脂は互いに押出しに適した粘度が得られる温度範囲が近接した（例えば３０℃〜４０℃程度の差）素材しか使用できなかった。ダイの加熱温度がマニホールド流路内の樹脂の上述した押出しに適した粘度が得られる温度範囲（以下、適正温度範囲という）より低いと樹脂が固化したり、粘度が増大するため、押し出しが不可能になる不具合が発生し、ダイの加熱温度が樹脂の適正温度範囲より高い場合には溶融温度が熱で分解したり変性したりして異物発生や穴あきなどの不具合が発生する。
【０００８】
また、適正温度範囲の相違する３種の熱可塑性樹脂Ａ，Ｂ，Ｃについて樹脂粘度と押し出し温度との関係をグラフで示すと例えば図１０に示すように表れる。Ｔダイ内における押出温度が適正温度範囲であると流動性が高く、適正温度範囲より低温の状態では、樹脂Ａ，Ｂ，Ｃはいずれも最適粘度より粘度が高い押出不能状態または流動性不良状態になる。押出温度が適正温度範囲より高い状態であると樹脂は変性してゲル化したり熱分解することになる。
そして、例えば図１１に示すように、押出温度をＹ℃に設定すると、樹脂Ｃは適正温度範囲内にあるが樹脂Ａ，Ｂは適正温度範囲より低いために樹脂が固化したり粘度が増大するため、共押出による多層フィルムは製造できない。また、押出温度をＹ℃より高いＺ℃に設定すると、樹脂Ａ，Ｂは適正温度範囲内にあるが、樹脂Ｃは適正温度範囲より高温で変性し易くなり、ゲル化や熱分解による異物発生や穴あきなどの不具合が発生する。
そのため、溶融温度差が４０℃を超えるような互いに異なる樹脂Ａ，Ｂ，Ｃを共押出によって多層フィルムを製造することは困難であった。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みて、適正温度範囲が相違する複数種類の熱可塑性樹脂を用いて多層フィルムを共押出によって製造するようにした多層フィルム製造装置及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】
【００１０】
本発明による多層フィルム製造装置は、内部に熱可塑性樹脂を溶融状態で流動させるマニホールド流路を設けた第一ダイを複数配設し、各第一ダイには押し出しに適した粘度が得られる温度範囲の異なる熱可塑性樹脂を当該温度範囲に応じた温度で加熱するヒータがそれぞれ設けられ、第一ダイにそれぞれ設けられたマニホールド流路には溶融された熱可塑性樹脂を幅方向に拡幅し薄膜化するための拡幅部が設けられており、薄膜化した熱可塑性樹脂を合一する合一流路を経由してリップから積層フィルムを押出して成形することを特徴とする。
本発明に係る多層フィルム製造装置によれば、適正温度範囲の異なる複数種類の熱可塑性樹脂を、それぞれ固有の適正温度範囲に設定した複数の第一ダイの各マニホールド流路内で個別に溶融して薄膜化させ、合一流路を通して薄膜状の各熱可塑性樹脂を積層状態にして押し出し、積層フィルムとして成形する。そのため、比較的適正温度範囲の低い樹脂が、それより高い温度にさらされても熱分解したり変性する前に短時間でリップから外部に押し出すことができて、多層フィルムを製造することができる。
【００１１】
本発明による多層フィルム製造方法は、適正温度範囲の異なる複数種類の熱可塑性樹脂をそれぞれ別個の第一ダイに設けたマニホールド流路に供給して溶融状態で流動させ、各第一ダイのマニホールド流路内で溶融状態の各樹脂を拡幅部で拡幅してその下流側で薄膜化させ、その後、溶融状態の各熱可塑性樹脂を互いに密着させて合一流路内に流入させて、リップから当該流路内の溶融された熱可塑性樹脂を薄膜状態で押し出して、多層フィルムとして成形するようにしたことを特徴とする。
本発明に係る多層フィルム製造方法によれば、適正温度範囲の異なる複数種類の樹脂を、それぞれ固有の適正温度範囲に設定した複数の第一ダイの各マニホールド流路内で個別に溶融して拡幅して薄膜化させた後、合一流路内で複数種類の熱可塑性樹脂を薄膜状態で積層させてリップから押し出すことで多層フィルムが得られる。そのため、薄膜化した後の複数種類の溶融樹脂の流動経路が短くて済み、その流動経路内での加熱温度が一部の樹脂の適正温度範囲より高くても変性や熱分解等が発生する前にリップから押し出すことができ、低くても流動性を損なう前にリップから押し出すことができて、複数種類の熱可塑性樹脂を多層フィルムとして製造できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る多層フィルム製造装置及び製造方法によれば、適正温度範囲の異なる複数種類の樹脂をそれぞれ固有の適正温度範囲に設定した各第一ダイのマニホールド流路内で個別に溶融して薄膜化したため、その後は合一流路を経由してリップから押し出すだけでよいから経路が短くて済み、その経路間での加熱温度が一部の樹脂の適正温度範囲より高くても変性や熱分解等が発生する前にリップから押し出すことができ、低くても流動性を損なう前にリップから押し出すことができて、複数種類の熱可塑性樹脂を多層フィルムとして製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一の実施例による多層フィルム製造装置を示す要部構成図である。
【図２】第一実施例による多層フィルム製造装置内でマニホールド流路によって溶融樹脂が形成される要部形状を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第二の実施例による多層フィルム製造装置を示す要部構成図である。
【図４】本発明の第三の実施例による多層フィルム製造装置を示す要部構成図である。
【図５】本発明で使用する樹脂の種類と製造した多層フィルムの用途を示す表である。
【図６】従来の多層フィルム製造装置を示す要部構成図である。
【図７】図６に示す多層フィルム製造装置において、マニホールド流路によって溶融樹脂が形成される要部形状を模式的に示す図である。
【図８】従来の多層フィルム製造装置の別の例を示す要部構成図である。
【図９】図８に示す多層フィルム製造装置において、樹脂を多層フィルム製造装置内で薄膜化した状態を模式的に示す図である。
【図１０】溶融温度の異なる３種類の樹脂について押出温度と樹脂粘度との関係を示す図である。
【図１１】設定した温度における図１０に示す各樹脂の状態を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明による多層フィルム製造装置は、複数の第一ダイにそれぞれ設けたマニホールド流路の各拡幅部の下流側に、各マニホールド流路を互いに接合させる合一流路と、ここを経由してきた積層状態にある溶融樹脂を押し出すリップとが備えられている。
本発明に係る多層フィルム製造装置によれば、適正温度範囲の異なる熱可塑性樹脂を、それぞれ固有の適正温度範囲に設定した複数の第一ダイの各マニホールド流路内で個別に溶融して薄膜化させた後に、合一流路を通して薄膜状の各熱可塑性樹脂を積層状態にして短い経路でリップから押し出し、積層フィルムを成形する。
【００１５】
また、合一流路の近傍には、温度勾配を与える温度勾配手段が設定されていてもよい。
温度勾配手段によって、合一流路で積層された薄膜状の各熱可塑性樹脂をそれぞれ異なる適正温度範囲に近い温度に保持して、変性する前に積層状態でリップから押し出すことができる。
また、温度勾配手段として、合一流路における少なくとも一方側にヒータが配設されていてもよく、適正温度範囲の比較的高い薄膜状の熱可塑性樹脂に対向してヒータを設けることで複数の薄膜状の熱可塑性樹脂に温度勾配を持たせることができる。
また、温度勾配手段として、合一流路に他の部分とは熱伝導率の異なる材質で形成されていると共に冷却手段を有するブロックが設けられてもよく、この構成によっても合一流路内の積層状態の複数の熱可塑性樹脂に温度勾配を設けることができる。
【００１６】
また本発明による多層フィルム製造装置では、合一流路とリップは、第二ダイに設けられていてもよい。
この構成を採用すれば、第二ダイでは温度勾配手段によって上述の複数の第一ダイとは別個に温度設定ができるから、合一流路内で適正温度範囲の異なる薄膜化された複数の熱可塑性樹脂を、熱分解したり変性する前に短い経路でリップから外部に押し出すことができる。
【００１７】
また、合一流路とリップは、最も適正温度範囲が高い第一ダイに設けられていてもよい。
この場合でも、比較的適正温度範囲の低い第一ダイのマニホールド流路が、最も適正温度範囲が高い第一ダイのマニホールド流路に合一流路で合流してリップから押し出されるまでの経路が短いから、比較的適正温度範囲の低い熱可塑性樹脂が、それより高い温度にさらされても熱分解したり変性する前に短時間でリップから外部に押し出すことができる。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の実施例による多層フィルム製造装置について添付図面により説明する。
まず図１及び図２により第一の実施例を説明する。
図１に示す第一の実施例による多層フィルム製造装置１５は、フィルム成形用ダイとしてＴダイ１４が設けられている。このＴダイ１４は、複数本、例えば３本のマニホールド流路１６，１７，１８を個別に保持する第一ダイ１９、第一ダイ２０，第一ダイ２１と、これら第一ダイ１９〜２１の下流側に接続して設けられた第二ダイ２２とを備えている。第一ダイ１９、２０、２１にはそれぞれ溶融温度の異なる熱可塑性樹脂（以下、単に樹脂という）が押出機から各マニホールド流路１６，１７，１８に供給される。
図１において、第一ダイは右側から左側に向けて第一ダイ１９、第一ダイ２０，第一ダイ２１が配設され、各第一ダイ１９、２０，２１は第二ダイ２２に向けて放射状に配列されているが、各第一ダイ１９、２０，２１の配列の姿勢は任意である。
【００１９】
第一ダイ１９内に設けたマニホールド流路１６は、図２に溶融状態の樹脂Ａ，Ｂ，Ｃの形状で示すように、例えば円筒形溝のマニホールド部１６ａが下流側途中部分で略台形状に拡幅されて溶融樹脂を滞留させ、幅方向に拡幅し薄膜化するための拡幅部１６ｂが形成され、その下流側に流路１６ｃが形成される。流路１６ｃは第一ダイ１９から突出して第二ダイ２２内に延びている。同様に、他の第一ダイ２０、２１も、マニホールド部１７ａ、１８ａと拡幅部１７ｂ、１８ｂと流路１７ｃ、１８ｃが形成されている。
ここで、第一ダイ１９、２０、２１における各マニホールド流路１６，１７，１８にそれぞれ供給される樹脂を便宜的に樹脂Ａ，Ｂ，Ｃとして区別する。これら樹脂Ａ，Ｂ，Ｃは最大溶融温度差が１００℃〜３００℃程度あるものとし、押し出しに適した粘度に設定する温度範囲即ち溶融温度範囲が互いに異なるものとする。本明細書では、樹脂を押し出しに適した粘度に設定できる温度範囲を適正温度範囲という。ここでは適正温度範囲の大きいものから順に樹脂Ａ，Ｂ，Ｃとする。
【００２０】
また、第一ダイ１９にはヒータ２４が取り付けられており、図示しない制御手段によってヒータ２４の温度を設定できるようになっている。ここでは、マニホールド流路１６内の樹脂Ａの溶融温度またはこれより若干高い温度に設定されている。同様に、第一ダイ２０，２１にもそれぞれヒータ２４、２４が取り付けられ、各ヒータ２４の温度はマニホールド流路１７，１８を流動する樹脂Ｂ，Ｃの溶融温度または若干高い温度に設定されている。
【００２１】
第二ダイ２２は、上述した従来のダイよりも短い長さに設定されている。この第二ダイ２２は第一ダイ１９、２０，２１から突出するマニホールド流路１６，１７，１８の流路１６ｃ、１７ｃ、１８ｃが内部で中心側に向けて放射状に延伸して互いに当接し、三層に密接した積層状態となる。この積層構成を合一流路２６として第二ダイ２２の先端であるリップ２７に延びて開口している。
第二ダイ２２は鉄製等であるため異なる範囲の温度設定が困難である。そのため、第二ダイ２２は図示しないヒータによって各樹脂Ａ，Ｂ，Ｃのうち最も高温の樹脂Ａの溶融温度に全体が設定されている。また、第二ダイ２２の一部のヒータ２８はマニホールド流路１６〜１８の合一流路２６に沿って配設され、マニホールド流路１６の流路１６ｃに対向している。
また、第二ダイ２２には、合一流路２６に対してヒータ２８とリップ２７に隣接して空間３０が形成され、この空間３０を通してリップ調整ボルト３１がそれぞれ進退可能に幅方向に等間隔に複数配設されている。リップ調整ボルト３１をねじ込むことで先端が空間３０に位置するリップ２７の側面を押圧してリップ２７を変形可能としている。そのため、リップ２７はフレキシブルである。リップ調整ボルト３１でリップ２７が押されることで、合一流路２６の厚みが調整でき、押し出されるフィルムの幅方向の厚みを均一化できる。
【００２２】
本実施例による多層フィルム製造装置１５は上述の構成を備えており、次に多層フィルム製造方法について説明する。
各押出機から３種類の樹脂Ａ，Ｂ，Ｃが溶融されて、第一ダイ１９，２０，２１の各マニホールド流路１６，１７，１８に個別に供給される。第一ダイ１９，２０，２１はそれぞれ供給される樹脂Ａ，Ｂ，Ｃの溶融温度に応じた異なる加熱温度に保持されている。各マニホールド流路１６，１７，１８に供給される樹脂Ａ，Ｂ，Ｃは各ヒーター２４によって更にそれぞれの溶融温度で加熱されるために、個別に溶融状態で進みそれぞれ適正粘度範囲に保持されて流動性が確保される。
そして、各マニホールド流路１６，１７，１８内で拡幅部１６ｂ、１７ｂ、１８ｂによって各樹脂Ａ，Ｂ，Ｃは滞留し拡幅され、図２に示すように１６ｂ、１７ｂ、１８ｂの下流側に接続される流路１６ｃ、１７ｃ、１８ｃで薄膜化される。
【００２３】
そして、流動性を増した樹脂Ａ，Ｂ，Ｃは更にマニホールド流路１６，１７，１８の流路１６ｃ、１７ｃ、１８ｃ内を流動して薄膜形状で第一ダイ１９，２０，２１から第二ダイ２２内に流動し、合一流路２６で各流路１６ｃ、１７ｃ、１８ｃが三層に積層された状態となってリップ２７の開口から押し出される。押し出された各樹脂Ａ，Ｂ，Ｃは薄膜のフィルムが積層して一体化された三層フィルムとして形成されており、その後に冷却される。
ここで、第一ダイ１９，２０，２１ではマニホールド流路１６，１７，１８内の各樹脂Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれの溶融温度に応じて個別に加熱される。そして、溶融状態に保持された各樹脂Ａ，Ｂ，Ｃはマニホールド流路１６，１７，１８内で第二ダイ２２に移動すると、第二ダイ２２は最も溶融温度の高い樹脂Ａの溶融温度に維持されている。そのため、樹脂ＢやＣは適正温度範囲（適正粘度範囲）を超えた高温に曝されて時間の経過によって変質して押出不良や流動性不良になり易いが、第二ダイ２２での合一流路は短いために、変質する前に短時間でリップ２７から押し出される。
【００２４】
なお、第二ダイ２２における合一流路２６には樹脂Ａの流路側にヒータ２８を設けたから、熱伝導により樹脂Ａが流動する部分が最も高温になり、樹脂Ｂと樹脂Ｃが流動する部分は順次ヒータ２８から遠い位置にあるため、若干の温度傾斜（例えば３０℃〜４０℃程度）を発生する。そのため、樹脂Ｂ、樹脂Ｃが樹脂Ａに対して順次温度低下するため、この点からも樹脂Ｂや樹脂Ｃについて高温加熱による変質を起こしにくい。
また、第二ダイ２２において、リップ調整ボルト３１を進退調整することで、リップ２７をフレキシブルに変形可能であり、リップ２７における合一流路の厚みを調整できるから、押し出される三層フィルムの幅方向の厚みを統一できる。
【００２５】
上述のように本実施例による多層フィルム製造装置１５によれば、溶融温度が１００℃〜３００℃程度の範囲で相違するフィルム成形用の樹脂Ａ，Ｂ，Ｃを用いて、第一ダイ１９，２０，２１では個々の適切な溶融温度に設定してマニホールド流路１６，１７，１８内を流動させることで、適正温度で溶融状態に保持して第二ダイ２２のリップ２７近傍まで流動できる。そして、個別の第一ダイ１９，２０，２１に続く一体型の第二ダイ２２が最も溶融温度の高い樹脂Ａの溶融温度に設定されていても、比較的溶融温度の低い樹脂Ｂ，Ｃを樹脂Ａと共に合一流路内を短時間で流動させて共押し出しでき、樹脂Ｂ，Ｃが分解したり変質したりするのを防止して品質のよい三層フィルムを製造できる。
特に本実施例では、第一ダイ１９，２０，２１内のマニホールド流路１６，１７，１８において、各樹脂Ａ，Ｂ，Ｃを拡幅部１６ｂ、１７ｂ、１８ｂで幅方向に拡幅、薄膜化し、流路１６ｃ、１７ｃ、１８ｃから第二ダイに押し出す。そのため、第二ダイ２２での合一流路２６は積層して押し出すだけであるから、高温状態での各溶融樹脂の流動経路と流動時間を短縮できる。
【００２６】
次に本発明の他の実施例について説明するが、上述の第一の実施例と同一または同様の部材、部品等については同一の符号を用いて説明を省略する。
図３は本発明の第二の実施例による多層フィルム製造装置３５を示す図である。本第二の実施例における第一の実施例との相違点は、第二ダイ２２のリップ部２７に関する。
本第二の実施例による多層フィルム製造装置３５では、リップ部２７における合一流路２６と空間３０との間の一部分をなすブロック２７Ａを第二ダイ２２の他の部分より熱伝導率の低い材質のものを用いる。合一流路２６に対してブロック２７Ａと反対側にヒータ２８が設けられている。これにより、合一流路２６にヒータ２８のみ配置した場合より大きい温度勾配を設定できる。
【００２７】
例えば、第二ダイ２２の材質を銅（熱伝導率３７０Ｗ／ｍＫ）とすると、ブロック２７Ａをアルミ（熱伝導率２００Ｗ／ｍＫ）、鋼材（熱伝導率５３Ｗ／ｍＫ）、鉛（熱伝導率３５Ｗ／ｍＫ）またはステンレス鋼（熱伝導率１７Ｗ／ｍＫ）等とすることができる。なお、第二ダイ２２の材質とブロック２７Ａの材質とは両者の熱伝導率に差があればどのような材質を採用してもよく、例えば第二ダイ２２の材質に鋼材を用い、ブロック２７Ａの材質に鉛やステンレス鋼等を用いることもできる。
また、ヒーター２８として例えば電熱線ヒーターや誘導加熱ヒーターなどを用いることができる。
また、ブロック２７Ａ内には冷却手段３６が設けられており、これによってヒーター２８との間で合一流路２６に一層大きな温度勾配を設定できる。冷却手段３６は水冷管や冷却ファン等を用いることができる。
【００２８】
なお、本実施例においては、温度勾配手段として、第二ダイ２２の合一流路２６に沿って温度勾配を設定するヒーター２８，熱伝導率の低いブロック２７Ａ、冷却手段３６を設けたが、必ずしもこれらを全て設定する必要はなく、合一流路２６における溶融温度の相違する樹脂Ａ，Ｂ，Ｃの配列位置に応じて、任意の１または複数の温度勾配手段を設定すればよい。
【００２９】
上述のように本第二実施形態による多層フィルム製造装置３５によれば、第一の実施例による効果に加えて、溶融温度の最も高い樹脂Ａの温度に設定された第二ダイ２２内において、合一流路２６の溶融温度の相違する樹脂Ａ，Ｂ，Ｃの配列に沿ってヒーター２８，熱伝導率の低いブロック２７Ａ、冷却手段３６を設けて温度勾配を大きくしたから、設定温度より溶融温度の低い樹脂Ｂ，Ｃが第二ダイ２２を流動する間に変質したり分解したりすることを一層防止できて、より高品質な三層フィルムを製造できる。
【００３０】
次に本発明の第三実施例による多層フィルム製造装置について図４により説明する。
図４に示す多層フィルム製造装置４０は上述の実施例と相違して第二ダイ２２を省略し、供給する樹脂Ａ，Ｂ，Ｃの数に応じた本数、ここでは３本の第一ダイ４１、４２、４３で構成されている。
第一ダイ４１、４２、４３は略放射状に配設されており、中央に位置する第一ダイ４１内に設けたマニホールド流路４４が最も溶融温度の高い樹脂Ａを溶融状態で流動させるものであり、両側の第一ダイ４２，４３内にそれぞれ設けたマニホールド流路４５、４６が樹脂Ｂ，Ｃを溶融状態で流動させるものである。図に示すように、樹脂Ａを流動させる中央の第一ダイ４１は他の第一ダイ４２，４３より長く樹脂Ａの流動方向先端にはリップ２７が形成されている。
【００３１】
そして、両側の第一ダイ４２，４３は中央の第一ダイ４１の先端側部にそれぞれ連結されている。中央の第一ダイ４１内に設けた樹脂Ａを流動させるマニホールド流路４４はリップ２７の開口まで延びている。両側の第一ダイ４２，４３にそれぞれ設けた樹脂Ｂ，Ｃを流動させるためのマニホールド流路４５、４６は中央の第一ダイ４１との接合部から中央の第一ダイ４１内に延びており、樹脂Ａのマニホールド流路４４に交差する領域で屈曲または湾曲して樹脂Ａのマニホールド流路４４の両側に密接して三層の合一流路４８を形成してリップ２７の開口に連通している。
【００３２】
中央の第一ダイ４１のマニホールド流路４４は上述の実施例と同様に、図示しない押出機からアダプタ４９Ａを介して溶融された樹脂Ａの供給を受けている。そして、マニホールド流路４４内では、例えば円筒形溝のマニホールド４４ａが下流側途中部分で拡幅部４４ｂを形成し、その下流側に樹脂Ａを薄膜化する流路４４ｃが形成され、合一流路４８からリップ２７に延びている。同様に、他の第一ダイ４２、４３もアダプタ４９Ｂ，４９Ｃを介して押出機に接続され、マニホールド部４５ａ、４６ａと拡幅部４５ｂ、４６ｂと流路４５ｃ、４６ｃが形成されている。マニホールド流路４５、４６は、第一ダイ４２、４３から最も高温の中央の第一ダイ４１内に延びている。
各マニホールド流路４４，４５，４６の流路４４ｃ、４５ｃ、４６ｃはリップ部２７で三層に接合された合一流路４８を構成する。
そして、各第一ダイ４１、４２，４３の外周面には流動する樹脂Ａ，Ｂ，Ｃの溶融温度に応じた温度にそれぞれ加熱するためのヒータ２４が取り付けられている。なお、第一ダイ４１に設けたヒータ２４は、中央の第一ダイ４１と両側の第一ダイ４２，４３との接合部において、両側の第一ダイ４２，４３に非接触に設置されていることが好ましい。
【００３３】
本第三の実施例による多層フィルム製造装置４０は上述の構成を備えているから、各押出機から３種類の樹脂Ａ，Ｂ，Ｃが溶融されてアダプタ４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃを介して、第一ダイ４１，４２，４３の各マニホールド流路４４，４５，４６に個別に供給される。各マニホールド流路４４，４５，４６にそれぞれ供給される樹脂Ａ，Ｂ，Ｃは各ヒーター２４によって更にそれぞれの溶融温度で加熱されるために、個別に溶融状態で進み適正粘度範囲に保持されて流動性が確保される。
そして、各マニホールド流路４４，４５，４６内で拡幅部４４ｂ、４５ｂ、４６ｂによって各樹脂Ａ，Ｂ，Ｃは滞留して拡幅され、図２に示すようにそれぞれ流路４４ｃ、４５ｃ、４６ｃで薄膜化される。
【００３４】
中央の第一ダイ４１では、マニホールド流路４４内の樹脂Ａは加熱溶融されて流動性を確保してそのまま合一流路４８へ流れる。両側の第一ダイ４２、４３では、マニホールド流路４５，４６は各第一ダイ４２、４３内でそれぞれ樹脂Ｂ，Ｃの溶融温度で加熱溶融され、拡径された拡幅部４５ｂ、４６ｂによって各樹脂Ｂ，Ｃは滞留して拡幅され、それぞれ流路４５ｃ、４６ｃで薄膜化される。
そして、マニホールド流路４５，４６の流路４５ｃ、４６ｃは両側の第一ダイ４２，４３から中央の第一ダイ４１に延びて、合一流路４８で中央の流路４４ｃの両側に４５ｃ、４６ｃが密着されている。そのため、樹脂Ｂ，Ｃはそれぞれの溶融温度に加熱された両側の第一ダイ４２，４３から中央の第一ダイ４１に流動して、樹脂Ａの溶融温度に曝されるが、中央の第一ダイ４１内の経路は短いために高温によって溶融樹脂Ｂ，Ｃが熱分解したり変性したりする前に短時間でリップ２７の開口から押し出される。
押し出された薄膜状の樹脂Ａ，Ｂ，Ｃは三層フィルム５０となり、冷却されて固化する。
【００３５】
なお、上述した多層フィルム製造装置４０では、最も溶融温度の高い樹脂Ａを流動する第一ダイ４１を中央に設け、樹脂Ａより溶融温度が低い樹脂Ｂ，Ｃを流動させる第一ダイ４２，４３を両側に配置して第一ダイ４１に対して斜めに傾斜して接続するように構成したが、いずれの第一ダイを中央に配置してもよい。いずれの場合でも、最も加熱温度（溶融温度）の高い第一ダイ４１にリップ２７を設けて、比較的加熱温度の低い第一ダイ４２，４３を接合させるようにすることが構成を簡単にする上で好ましい。
【００３６】
上述したように、本第三の実施例による多層フィルム製造装置４０は、第二ダイ２２を省略して溶融温度の異なる樹脂Ａ，Ｂ，Ｃの種類に応じた三本の第一ダイ４１、４２、４３で構成されているから、構造が一層シンプルになりコストを低減できる。
【００３７】
なお、第三の実施例による多層フィルム製造装置４０では、リップ２７の領域に熱伝導率の比較的低いブロック２７，ヒーター２８，冷却手段３６を設けていないが、これらの少なくともいずれかまたは全てを設置して合一流路４８に温度勾配を設けてもよい。
【００３８】
次に、溶融温度の異なる複数種類の樹脂Ａ，Ｂ，Ｃを、本実施例による多層フィルム製造装置１５，２５，４０を用いて同時に共押し出しする樹脂素材と、得られる多層フィルムの用途の一例について図５に示す。
例えば第１例では、最も溶融温度の高い（例えば２５０℃〜３１０℃）２種の樹脂としてフッ素樹脂を用い、その間にナイロン樹脂（溶融温度１７０℃〜２６５℃）を挟んで構成した三層フィルムとして、高強度撥水フィルムが得られる。第２例として、最も溶融温度の高い（例えば２５０℃〜３１０℃）フッ素樹脂と、比較的溶融温度の低いポリエチレン樹脂（溶融温度１１０℃〜１４０℃）を接合して構成した二層フィルムとして、耐薬品性フィルムが得られる。第３例として、最も溶融温度の高い（例えば約２８０℃）ＰＰＳ樹脂と、比較的溶融温度の低いＥＶＡ樹脂（溶融温度６０℃〜９０℃）を接合して構成した二層フィルムとして、耐薬品性粘着フィルムが得られる。
なお上述の第１乃至第３例で、各樹脂の融点を記載したが、実際の製造時における樹脂の溶融温度とは必ずしも一致しないことがある。
【００３９】
なお、上述の各実施例では、溶融温度の異なる２〜３種類の樹脂を用いて第一ダイを樹脂の数だけ設けた多層フィルム製造装置１５，２５、４０について説明したが、複数樹脂の種類の組合せや第一ダイ及びマニホールド流路の数は任意である。
また、本発明は、上述の各実施例で説明したように、第一ダイ１９，２０，２１、４１、４２，４３に設けたマニホールド流路１６，１７，１８、４４，４５，４６で、マニホールド部１６ａ，１７ａ，１８ａ、４４ａ，４５ａ，４６ａから拡幅部１６ｂ、１７ｂ、１８ｂ、４４ｂ、４５ｂ、４６ｂを介して流路１６ｃ、１７ｃ、１８ｃ、４４ｃ、４５ｃ、４６で薄膜化されていて、各樹脂を個別に薄膜状態に形成できればよい。各樹脂について、その後の合一流路２６，４８での密着やリップ２７からの押し出しは、いずれかの第一ダイや第二ダイ２２、或いは他の適宜手段の少なくともいずれかに設けられていればよい。
【符号の説明】
【００４０】
１５、２５、４０ 多層フィルム製造装置
１６，１７，１８、４４，４５，４６ マニホールド流路
１６ｂ、１７ｂ、１８ｂ、４４ｂ、４５ｂ、４６ｂ 拡幅部
１６ｃ、１７ｃ、１８ｃ、４４ｃ、４５ｃ、４６ｃ 流路
１９，２０，２１、４１，４２，４３ 第一ダイ
２２ 第二ダイ
２４，２８ ヒーター
２６、４８ 合一流路
２７ リップ
２７Ａ ブロック
３１ リップ調整ボルト
３６ 冷却手段
５０ 三層フィルム
Ａ，Ｂ，Ｃ 樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に熱可塑性樹脂を溶融状態で流動させるマニホールド流路を設けた第一ダイを複数配設し、各第一ダイには押し出しに適した粘度が得られる最適温度範囲の異なる熱可塑性樹脂を当該最適温度範囲に応じた温度で加熱するヒータがそれぞれ設けられ、前記第一ダイにそれぞれ設けられた前記マニホールド流路には溶融された熱可塑性樹脂を幅方向に拡幅する拡幅部と、該拡幅部の下流側で溶融樹脂を薄膜化するための流路とが設けられ、
前記複数のマニホールド流路を合一させる合一流路を経由してリップから溶融された薄膜状の熱可塑性樹脂を押し出して積層フィルムを成形することを特徴とする多層フィルム製造装置。
【請求項２】
前記合一流路の近傍には、温度勾配を与える温度勾配手段が設定されている請求項１に記載された多層フィルム製造装置。
【請求項３】
前記温度勾配手段として、前記合一流路における少なくとも一方側にヒータが配設されている請求項２に記載された多層フィルム製造装置。
【請求項４】
前記温度勾配手段として、前記合一流路の片側に熱伝導率の異なる材質で形成されているブロックが設けられ、かつ冷却手段を備えている請求項２または３に記載された多層フィルム製造装置。
【請求項５】
前記合一流路とリップは、第二ダイに設けられている請求項１乃至４のいずれかに記載された多層フィルム製造装置。
【請求項６】
適正温度範囲の異なる複数種類の熱可塑性樹脂をそれぞれ別個の第一ダイに設けたマニホールド流路に供給して溶融状態で流動させ、各第一ダイのマニホールド流路内で溶融状態の各樹脂を拡幅部で拡幅してその下流側で薄膜化させ、その後、溶融状態の各熱可塑性樹脂を互いに密着させて合一流路内に流入させて、リップから薄膜状態で押し出して、多層フィルムとして成形するようにしたことを特徴とする多層フィルム製造方法。
【請求項１】
内部に熱可塑性樹脂を溶融状態で流動させるマニホールド流路を設けた第一ダイを複数配設し、各第一ダイには押し出しに適した粘度が得られる最適温度範囲の異なる熱可塑性樹脂を当該最適温度範囲に応じた温度で加熱するヒータがそれぞれ設けられ、前記第一ダイにそれぞれ設けられた前記マニホールド流路には溶融された熱可塑性樹脂を幅方向に拡幅する拡幅部と、該拡幅部の下流側で溶融樹脂を薄膜化するための流路とが設けられ、
前記複数のマニホールド流路を合一させる合一流路を経由してリップから溶融された薄膜状の熱可塑性樹脂を押し出して積層フィルムを成形することを特徴とする多層フィルム製造装置。
【請求項２】
前記合一流路の近傍には、温度勾配を与える温度勾配手段が設定されている請求項１に記載された多層フィルム製造装置。
【請求項３】
前記温度勾配手段として、前記合一流路における少なくとも一方側にヒータが配設されている請求項２に記載された多層フィルム製造装置。
【請求項４】
前記温度勾配手段として、前記合一流路の片側に熱伝導率の異なる材質で形成されているブロックが設けられ、かつ冷却手段を備えている請求項２または３に記載された多層フィルム製造装置。
【請求項５】
前記合一流路とリップは、第二ダイに設けられている請求項１乃至４のいずれかに記載された多層フィルム製造装置。
【請求項６】
適正温度範囲の異なる複数種類の熱可塑性樹脂をそれぞれ別個の第一ダイに設けたマニホールド流路に供給して溶融状態で流動させ、各第一ダイのマニホールド流路内で溶融状態の各樹脂を拡幅部で拡幅してその下流側で薄膜化させ、その後、溶融状態の各熱可塑性樹脂を互いに密着させて合一流路内に流入させて、リップから薄膜状態で押し出して、多層フィルムとして成形するようにしたことを特徴とする多層フィルム製造方法。
【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２０１１−１３６４５６（Ｐ２０１１−１３６４５６Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９６８８７（Ｐ２００９−２９６８８７）
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００００２８８６）ＤＩＣ株式会社 (2,597)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００００２８８６）ＤＩＣ株式会社 (2,597)
【Ｆターム（参考）】
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