説明

樹脂フィルムの製造装置

【課題】ポリアミドフィルムなどの樹脂フィルムのエアーナイフ製膜法において、エアーナイフ装置のスリットノズル先端のリップ面にモノマーやオリゴマーなどの低分子物を付着堆積させずに、長時間安定した製膜状態を維持できるようにする。
【解決手段】ダイ1よりシート状に溶融押出成形された樹脂2を回転冷却ロール3の表面に沿わせ、この回転冷却ロール3の表面に沿わされた樹脂2にエアーナイフ装置4から空気を吹き付けて、この樹脂2を回転冷却ロール3の表面に密着させることにより冷却成形するためのフィルム製膜装置である。エアーナイフ装置4における空気吹き付け用のスリットノズル5に副ノズル6が併設され、この副ノズル6は、スリットノズル5の先端に向けて空気8を送風可能である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は樹脂フィルムの製造装置に関し、詳しくは押出工程直後に樹脂を冷却固化するようにした樹脂フィルムの製造装置に関し、特にポリアミドフィルムの製造に適した樹脂フィルムの製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリアミドフィルムなどの樹脂フィルムをTダイ法により製膜する場合において、ダイよりシート状に溶融押出された溶融フィルムは、キャスティングロールと称される回転式の冷却ロール(以下、「CR」と略称することがある)に引き取られて冷却固化されることで、キャストフィルムとして成形される。
【0003】
従来より、樹脂フィルムの製膜工程における溶融シートのCRへの押し付け方法として、溶融シートフィルムの巾方向にエアーナイフ装置より均一に空気を吹き付ける方法(以下、「エアーナイフ法」という)が採用されている。このような技術は、例えば、特許文献1などに記載されている。
【0004】
ところが、エアーナイフ法では、操業時間の経過と共に、モノマーやオリゴマーといった低分子物がエアーナイフ装置における空気吹き付け用のスリットノズルの先端のリップ面に付着堆積する現象が起きる。スリットノズルの先端に堆積した低分子付着物は、
(1)この付着物が製膜中のシート上に落下して異物欠陥となる
(2)本来フィルムの巾方向に均一でシャープな細巾状の空気流が、スリットノズルの先端の堆積物に誘導されて局部的に乱れ、その結果、キャストフィルムにスジ状の冷却ムラや厚みムラを誘発する
という厄介な問題の原因となる。
【0005】
キャストフィルムがポリアミドフィルムである場合に、一般的にポリアミド樹脂は結晶性の高い樹脂であるため、このスジ状冷却ムラは結晶化度のムラとなり、後段の吸水処理工程の走行トラブルや、延伸工程での延伸性への障害の原因となる。これらの走行トラブルや延伸性への障害が発生すると、延伸されたポリアミドフィルムの物性、特にフィルムの厚み、表面平滑度、収縮性等々にも影響する。このため、キャストフィルムを均一に冷却することは、フィルム製造に関しての重要なファクターである。
【0006】
しかしながら、こういったエアーナイフ法における経時的物性弊害については、未だ解決が図られていない。
従って、このような不具合を避けるために、定期的に生産ラインを止め、エアーナイフのスリットノズルの先端への付着堆積物を除去しなければならず、工業的連続生産性に支障がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平9−155952号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
このように従来技術では、工業的にコストパフォーマンスを満足し安定した連続生産性を確保することができないという問題がある。
【0009】
そこで本発明は、ポリアミドフィルムなどの樹脂フィルムのエアーナイフ製膜法において、エアーナイフ装置のスリットノズル先端のリップ面にモノマーやオリゴマーなどの低分子物を付着堆積させずに、長時間安定した製膜状態を維持できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、これらの課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した。
すなわち本発明の樹脂フィルムの製造装置は、ダイよりシート状に溶融押出成形された樹脂を回転冷却ロール表面に沿わせ、この回転冷却ロール表面に沿わされた樹脂にエアーナイフ装置から空気を吹き付けて、この樹脂を回転冷却ロール表面に密着させることにより冷却成形するためのフィルム製膜装置であって、エアーナイフ装置における空気吹き付け用のスリットノズルに副ノズルが併設され、この副ノズルは、スリットノズルの先端に向けて空気を送風可能とされていることを特徴とする。
【0011】
本発明の樹脂フィルムの製造装置によれば、副ノズルは、フィルムの流れ方向に沿ってスリットノズルよりも上流側および/または下流側に設けられていることが好適である。
【0012】
また本発明の樹脂フィルムの製造装置によれば、副ノズルからの送風方向が、フィルム巾方向に沿った中央部側からフィルム巾方向に沿った端部側に向けて傾斜されていることが好適である。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、副ノズルからエアーナイフ装置のスリットノズルに向かう空気流を造り、モノマーガスを含まない空気をスリットノズルの先端に送風供給することで、モノマーガスを遮蔽するエアーシャッターの効果を得ることができる。したがって本発明によれば、スリットノズル先端のリップ面にモノマーやオリゴマーなどの低分子物を付着堆積させずに、長時間安定した製膜状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施の形態の樹脂フィルムの製造装置を示す図である。
【図2】図1における要部を拡大して示す図である。
【図3】副ノズルの変形例を示す立体図である。
【図4】図3の副ノズルの要部の断面図である。
【図5】副ノズルの他の変形例を示す図である。
【図6】副ノズルのさらに他の変形例を示す図である。
【図7】副ノズルのさらに他の変形例を示す図である。
【図8】図7の副ノズルの一部切欠立体図である。
【図9】副ノズルのさらに他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
ポリアミド樹脂フィルムを製膜するときに、低分子物がエアーナイフ装置のスリットノズルの先端に堆積するメカニズムを、現象論的に説明する。すなわち、スリットノズルを形成している内壁2面に対して直角を成すノズル先端のリップ面、言換えるとノズル先端から吹き出す空気流に直角な面に、フィルム製膜を開始して時間を経過すると共に、モノマーやオリゴマーなどの低分子物が付着し、氷柱状に堆積する現象が起きる。これは、次のことが原因していると思われる。すなわち、ポリアミド樹脂の溶融押出時には、解重合反応によりモノマーが多量に生成される。このモノマーは、ダイよりフィルム状に押出される溶融フィルムから発生するモノマーガスとなる。一方、スリットノズルから吹き出す細巾状の空気流は、エアーナイフ装置の周囲のモノマーガスを含んだ空気を巻き込んで随伴流を誘引するが、この随伴流はスリットノズル外壁に沿ってリップ面の方へ流れる。更にスリットノズル先端のリップ面近傍では、随伴流の屈曲部分で渦流ができることによりモノマーガスが滞留して、堆積成長するものと推測される。
【0016】
特に前記リップ面のうち、フィルムの流れ方向に対して上流側(ダイ側)に位置するリップ面の方が、下流側に位置するリップ面より付着堆積が著しい。
【0017】
このようにスリットノズル先端のリップ面に低分子物が堆積成長すると、細巾状の吹き出し空気流が局部的に変曲・拡散されて、空気流の乱れが生じる。その乱れた吹き付け空気流の直下では、巾方向に一直線であった、溶融フィルムのCRへの接触位置が、部分的に前後に乱れ変動するために、キャストフィルムにスジ状の冷却ムラが発生して、フィルム物性のムラとなるのである。
【0018】
そこで、本発明は、このスリットノズル先端のリップ面に低分子物を付着堆積させずに、CR冷却を長時間安定して持続させようとするものである。
【0019】
以下、本発明について詳細に説明する。
【0020】
図1は本発明のエアーナイフ法によるフィルム製造装置を示す。Tダイ1より溶融成形されたポリアミドフィルム2は、CR3の表面に向けて押し出され、CR3に引き取られる。エアーナイフ装置4のスリットノズル5よりポリアミドフィルム2に空気圧をかけてCR3表面に密着させることで、冷却固化させる。
【0021】
図1の製造装置においては、スリットノズル5の側部に、副ノズル6、6が併設されている。図示の製造装置においては、副ノズル6、6は、フィルム2の流れ方向に沿ってスリットノズル5の上流側(Tダイ1に近い側)と、下流側(Tダイ1とは反対側)との両側に設けられている。
【0022】
エアーナイフ装置4のスリットノズル5としては、例えば、本体とノズルとで構成され、固定ノズルと可動ノズルをボルトで固定した構造で、高圧ブロワーで送り込んだ空気を巾方向にスリット状のノズルから吹き出す方式のものや、2分割の板状エアーナイフ部材の間にシムを挟み込みボルトで固定し一端にスリット状のノズルを形成する構造で、圧縮空気を内部チャンバーに挿入してスリット状のノズルから吹き出す方式のものなどが挙げられる。すなわち、一般に使用されている構造のエアーナイフを用いることができる。
【0023】
図2に示すように、スリットノズル5はCR3の外周面に対向して配置され、その先端にはリップ面7が形成されている。スリットノズル5すなわちそのリップ面7とCR3の外周面との間隔は、溶融状態のフィルム2をCR3に密着させる効果が得られる程度であればよく、任意に設定できる。通常1〜10mmで、好ましくは1〜5mmである。エアーナイフの空気圧すなわちスリットノズル5から噴出する空気12の空気圧は、フィルム2をCR3に密着させる効果が得られる圧力であればよく、特に限定されるものではない。
【0024】
本発明では、上述のようにスリットノズル5の側部に副ノズル6を併設し、すなわちフィルム3の巾方向にわたって配置されたスリットノズル5に平行に副ノズル6を設け、副ノズル6から、空気8を、スリットノズル5の外壁に沿って、スリットノズル5の先端に向け送風する。
【0025】
これは、副ノズル6からスリットノズル5の外壁に沿って随伴流を造り、モノマーガスを含まない空気8をスリットノズル5の先端に送風供給することで、スリットノズル5における特にリップ面7をモノマーガスから遮蔽するエアーシャッターの効果を狙ったものである。
【0026】
副ノズル6は、適宜の構成とすることができる。例えば、図1および図2に示すように先細り量のノズル形状とすることができるし、図3および図4に示すように管9に一列に細孔10を設けた構成とすることもできる。さらに、図5に示すように、細いコの字型の部材11を加工して小型エアーナイフの形態に仕上げたものでもよい。あるいは、図6に示すように、巾狭のエアーノズル13をフィルム2の巾方向に複数配設したものなどが適用できる。ただし、これらに限定されるものではない。
【0027】
また副ノズル6を構成する材料は、公知の材料から適宜選んで用いることができる。例えば、金属材料としては、ステンレス鋼、鉄鋼、アルミニウム、銅などが挙げられ、樹脂材料としては、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、強化ポリエステル樹脂などが挙げられる。
【0028】
副ノズル6は、上述のように、スリットノズル5の前方側(フィルム2の流れ方向に対して上流側)および/または後方(下流側)に設けられる。スリットノズル5よりも上流側と下流側との両方に設けられることが最も効果的である。なお、理由は定かではないが、上流側のみまたは下流側のみに設けることでも、若干効果は薄れるものの有効である。
【0029】
副ノズル6から吹き出させる空気8の流速は、フィルム製膜に支障がないように任意に設定できる。通常、図2に示されるエアーナイフのための空気流12流速の1/2〜1/10が適当と考えられる。具体的には、0.5〜30m/secである。
【0030】
図2において、14は、スリットノズル5のリップ面7から副ノズル6の空気吹き出し口までの距離を表す。この距離14は、適宜に設定することができる。
【0031】
図3および図4に示すように、副ノズル6からの送風方向は、フィルム2の巾方向の中央から、左右に、すなわちフィルム2の巾方向の両端部に向けて、僅かに傾斜させるとよい。中央から左右に僅かに傾斜させて送風することで、空気の流れがフィルム巾方向に沿って左右に振り分けられ、溶融フィルム2から発生するモノマーガスが左右に排出される流れとなるためである。
【0032】
副ノズル6の送風方向を中央から左右に傾斜させる手段としては、例えば、図3および図4に示すように管9に細孔10を設けるタイプでは、管9におけるフィルム2の巾方向中央部から左右斜めに傾斜した細孔10を加工する構成を挙げることができる。なお、図示のように、中央部の細孔10は、傾斜させずにフィルム2の面に対して垂直に形成することができる。
【0033】
あるいは、図5に示す小型エアーナイフのタイプであれば、図7および図8に示すように、部材11の内部に左右に傾斜した整流板15を設ける構成を挙げることができる。また、図6に示すように巾狭のエアーノズル13をフィルム2の巾方向に複数配設するタイプであれば、図9に示すように横向きすなわちフィルム2の巾方向に沿った向きの傾斜角を調整して取付るなどの構成を挙げることができる。尚、副ノズル6からの送風位置、副ノズル6からフィルム2までの距離、傾斜角度なども適宜調節することが好ましい。
【0034】
CR3は、内部に冷却媒体が常時循環する構造を持つ回転冷却ロールである。CR3の表面に用いることができる材料としては、粗面加工を施した硬質クロムメッキや、セラミック溶射コートなどが挙げられる。なかでも、セラミック溶射コートを用いたロールの方が、モノマーの付着がより少なく、好ましい。
【0035】
CR3から剥離されるフィルム2の温度は、CR3の表面温度の設定により自由に選ぶことができる。上記のようにフィルム2がポリアミドフィルムである場合には、好ましくは15〜60℃の範囲である。この温度は、CR3の内部を循環する水の温度を変更したり、CR3の表面粗さを変更したりすることにより、調節可能である。ただし、15℃以下では、常温雰囲気下での操業時にCR3の表面に水滴が露結しやすく、水膜による密着斑の発生が製膜上のトラブルとなりやすい。温度の上限である60℃は、ポリアミド樹脂のガラス転移点より高い温度である。これより高温になると、CR3からの剥離が困難となり、その剥離応力によってフィルムが縦方向に伸ばされるために、その厚みや平坦性が大きく損なわれやすくなる。
【0036】
本発明の製造装置によって得られたキャストフィルムは、更に延伸して延伸ポリアミドフィルムとすることができる。
【0037】
その延伸方法としては、縦または横方向の一軸延伸、逐次二軸延伸、同時二軸延伸、など各種を挙げることができる。なかでも、ポリアミドフィルムに関しては、逐次二軸延伸、同時二軸延伸を適用することが好ましい。更に同時二軸延伸方法としては、クリップの駆動方式でパンタグラフ式、スクリュー式、リニアモーター式などがあるが、本発明では、特にリニアモーターによってクリップが個別駆動される方式が、倍率変更の容易さや高速走行性に優れていることから、最も好ましい。
【0038】
本発明の製造装置によってフィルム化することができるポリアミド樹脂としては、ナイロン6、ナイロン66が代表的なものであるが、その他にナイロン11、ナイロン12等の単独重合体も使用可能である。これらのポリアミド樹脂同士の混合物や共重合体等も使用することができる。上記ポリアミド樹脂には、公知の添加剤、たとえば安定剤、酸化防止剤、充填剤、滑剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、着色剤などを含有させてもよい。
【実施例】
【0039】
本発明をより理解しやすくするために、比較例および実施例を挙げて具体的に説明する。しかし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下の実施例、比較例における特性値の測定方法は、次の通りである。
【0040】
(1)異物のカウント
インライン異物検知器で大きさ0.2mm□以上の異物をフィルム全巾マップで監視し、長さ4000m当りの平均異物数を計算した。尚、モノマー落下に起因した異物以外も含まれるが、画像解析の結果、その割合は非常に小さいものであった。異物検知器には、ヒューテック社製「MaxEye.F(カメラSCHM4025)」を使用した。
【0041】
二軸延伸ポリアミドフィルムの異物数の判定を次の基準で行った。
○:異物数良好 5個未満/4000m
△:異物数限界 5個以上〜20個未満/4000m
×:異物数不良 20個以上/4000m
【0042】
(2)厚さムラの測定
フィルムの巾方向をTD方向、フィルムの流れ方向をMD方向と称する。
【0043】
赤外線厚み計で二軸延伸ポリアミドフィルムの厚みをTD方向に25mmピッチで測定し、更に、このTD方向の各測定点での測定をMD方向に100mピッチで40回行い、TD方向各測定点におけるMD方向40点の最大偏差値をその点の厚さムラとした。
【0044】
赤外線厚み計は、NDCインフラレッドエンジニアリング社製(赤外線透過型センサ「TFG710」)を使用した。
二軸延伸ポリアミドフィルムの厚みムラの判定を次の基準で行った。
【0045】
○:厚さムラ良好 厚さムラ1.0μm未満
△:厚さムラ限界 厚さムラ1.0μm以上〜2.0μm未満
×:厚さムラ不良 厚さムラ2.0μm以上
【0046】
実施例
65mm口径の押出機、630mm巾のTダイス、φ600mmのCRを用いて、ポリアミド樹脂を押出し、厚み150μmのキャストフィルムを、速度40m/minで製膜した。次に、得られたキャストフィルムを50℃に設定された吸水処理装置に通した後、連続して、同時二軸延伸機にて縦方向に3.0倍、横方向に3.3倍に延伸し、厚み15μmの二軸延伸ポリアミドフィルムを得た。
【0047】
エアーナイフ装置は600mm巾とし、エアーナイフ先端とCRの間隔は3mmにセットし、エアーナイフ装置より空気を流速30m/secで吹き出して、溶融フィルムをCR表面に押し付けるようにした。CRは表面の温度を20℃に調整した。
【0048】
副ノズルは、内径φ10mmのステンレス管にφ2mmの穴を軸心方向に10mmピッチで一列配置したもの(中央は垂直、左右の穴は垂直方向に対する傾斜角が20°)をスリットノズルに対しフィルムの流れ方向の上流側と下流側とに設け、スリットノズルのリップ面から50mm離した位置に空気の吹き出し口を設置し、その吹き出し方向を調節して固定した。副ノズルからスリットノズルの外壁に沿って吹く空気の流速は6m/secとした。
【0049】
その結果を表1に示す。24hr経過しても異物数は2個/4000mで良好であった。厚さムラは0.8μmで、異常変動は起きなかった。
【0050】
比較例
実施例と比べて、副ノズルを用いない構成に変えた。それ以外は実施例と同様にして、二軸延伸ポリアミドフィルムを得た。
【0051】
その結果を表1に示す。12hr経過で異物数は21個/4000mとなり、異物数不良であった。更に厚さムラは2.6μmとなり、異常変動が起きた。
このため、製造されるフィルムの品質確保のために、ラインを停止してクリーニングを実施せざるを得なかった。
【0052】
【表1】

【符号の説明】
【0053】
1 Tダイ
2 ポリアミドフィルム
3 CR
4 エアーナイフ装置
5 スリットノズル
6 副ノズル
8 空気

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ダイよりシート状に溶融押出成形された樹脂を回転冷却ロール表面に沿わせ、この回転冷却ロール表面に沿わされた樹脂にエアーナイフ装置から空気を吹き付けて、この樹脂を回転冷却ロール表面に密着させることにより冷却成形するためのフィルム製膜装置であって、エアーナイフ装置における空気吹き付け用のスリットノズルに副ノズルが併設され、この副ノズルは、スリットノズルの先端に向けて空気を送風可能とされていることを特徴とする樹脂フィルムの製造装置。
【請求項2】
副ノズルは、フィルムの流れ方向に沿ってスリットノズルよりも上流側および/または下流側に設けられていることを特徴とする請求項1記載の樹脂フィルムの製造装置。
【請求項3】
副ノズルからの送風方向が、フィルム巾方向に沿った中央部側からフィルム巾方向に沿った端部側に向けて傾斜されていることを特徴とする請求項1または2記載の樹脂フィルムの製造装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2012−6271(P2012−6271A)
【公開日】平成24年1月12日(2012.1.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−144346(P2010−144346)
【出願日】平成22年6月25日(2010.6.25)
【出願人】(000004503)ユニチカ株式会社 (1,214)
【Fターム(参考)】