(57)【要約】【課題】  樹脂流路中心部に温度センサーを挿入して正確な樹脂温度が計測でき、かつ樹脂の滞留部分を極力抑制したブレーカープレート、およびそのブレーカープレートを用いた熱に敏感な樹脂のシートまたはフィルムの成形方法を提供する。【解決手段】  温度センサー挿入用孔（３）が形成されており、上底面部（６）から下底面部（７）に貫通して設けられた樹脂流路である複数の小径貫通孔（８）のうち、温度センサー挿入用孔（３）に近接する小径貫通孔（８’）を、上底面部（６）および下底面部（７）の表面に近づくに従って、漸次温度センサー挿入用孔（３）側に拡張してその断面を長円形状とし、温度センサー挿入用孔（３）に対応する上底面部（６）および下底部（７）のスクリーン保持面の幅（９）を、他の部分の小径貫通孔（８）の間隔（１０）以下で０．５ｍｍ以上とした円柱形状のブレーカープレート。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面上部（１）から中心部（２）に向かって温度センサー挿入用孔（３）が形成され、該ブレーカープレートの外周部（５）を除いて全面に分布して、上底面部（６）から下底面部（７）に貫通して設けられた樹脂流路である複数の小径貫通孔（８）のうち、温度センサー挿入用孔（３）に近接する小径貫通孔（８’）を、上底面部（６）および下底面部（７）の表面に近づくに従って、漸次温度センサー挿入用孔（３）側に拡張した断面形状とし、温度センサー挿入用孔（３）に対応する上底面部（６）および下底部（７）のスクリーン保持面の幅（９）を、他の部分の小径貫通孔（８）の間隔（１０）以下で０．５ｍｍ以上とした、熱可塑性樹脂の押出成形で用いる円柱形状のブレーカープレート。
【請求項２】
温度センサーを挿入した請求項１のブレーカープレートを用いた樹脂温度の計測方法。
【請求項３】
温度センサーを挿入した請求項１のブレーカープレートを装着した熱可塑性樹脂用押出機。
【請求項４】
請求項３の押出機を用いたフッ素系樹脂フィルムの押出成形方法。
【請求項５】
請求項３の押出機を用いたポリフッ化ビニリデンを主成分としたフィルムの押出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂原料の温度センサー挿入孔付きブレーカープレートに関し、特に、そのブレーカープレートを用いた焼けの発生し易い樹脂の押出成形法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂のシートやフィルムは、一般に押出機に樹脂原料を供給し、加熱された押出機のシリンダー中でスクリューにより熱可塑性樹脂原料を溶融混練して、ダイを通してシートやフィルムの形状に押出成形し、その後冷却して引き取ることによって生産されている。このような押出成形において、原料に含まれる異物や樹脂を溶融する際に押出機のシリンダー中に存在する樹脂焼け等が製品に混入するのを抑制する目的で、押出機のシリンダーフランジ部とダイヘッドの間にブレーカープレートを装着し、その樹脂の流路に直交したスクリーン保持面に配置したスクリーンメッシュによって、前記の異物や樹脂焼けを補足し取り除くのが一般的である。
【０００３】
一方で樹脂原料を溶融混練する場合に、樹脂の温度履歴が製品であるシートやフィルムの品質に大きく影響する。そのような状況から、押出機のシリンダーにはその供給ゾーン、溶融ゾーン、メタリングゾーンおよびブレーカープレートを支持するフランジ部又はダイヘッドに温度センサーが設置されていて、押出成形時の各ゾーンの温度を測定している。
ブレーカープレートにはスクリーンメッシュが配置され溶融した樹脂の流動の抵抗となるため、そのメッシュサイズにもよるがブレーカープレートの上流側では樹脂圧が上昇すると同時に樹脂温度も上昇する。このブレーカープレートを保持するフランジ部には前記のように温度センサーが設置されているのが一般的だが、その位置はブレーカープレートを通過する樹脂とは離れた位置に設置されるため、そこで計測される温度は、実際の樹脂温度とはかなり異なっているのが一般的である。
【０００４】
従って熱によって劣化し易い熱可塑性樹脂によっては、前記のような一般的な温度制御では不十分となり、より厳密な温度制御が必要である。このような場合に対応する手段として、樹脂の溶融混練機においては、樹脂温度の上昇が予測されるブレーカープレートの部分で樹脂温度が何度にまで上昇しているかを把握するため、ブレーカープレートに温度センサーを設置し、この温度を混練機にフィードバックして一定温度以上にならないように制御することが提案されている（特許文献１）。
しかしながら特に樹脂温度に対して敏感で、一定温度以上では熱分解が生じる樹脂、例えば塩素やフッ素を有する単量体単位からなる樹脂を原料としてシートやフィルムを成形する場合においては、正確な樹脂温度を連続的に測定し監視することは有用ではあるが、単にブレーカープレートに温度センサーを設置するのでは、かえって経時的に樹脂劣化に起因する焼けが発生し、長時間の連続運転ができないという問題があった。
即ち、温度センサーを設置によってブレーカープレートを通過する実際の樹脂温度に近い測定値が得られるが、一方で溶融した樹脂の滞留が生ることによっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、樹脂流路中心部に温度センサーを挿入して正確な樹脂温度が計測でき、かつ樹脂の滞留部分を極力抑制したブレーカープレートを提供することであり、そのブレーカープレートを用いた樹脂温度に敏感な樹脂のシートまたはフィルムの成形方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、前記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、ブレカープレートに形成する小径貫通孔のうち、温度センサー挿入用孔に近接するものを特定の形状に形成することによって、シートやフィルムの押出成形中の樹脂の劣化が著しく抑制されることを見出し、本発明に至った。
即ち本発明は、側面上部１から中心部２に向かって温度センサー挿入用孔３が形成され、該ブレーカープレートの外周部５を除いて全面に分布して、上底面部６から下底面部７に貫通して設けられた樹脂流路である複数の小径貫通孔８のうち、温度センサー挿入用孔３に近接する小径貫通孔８’を、上底面部６および下底面部７の表面に近づくに従って、漸次温度センサー挿入用孔３側に拡張した断面形状とし、温度センサー挿入用孔３に対応する上底面部６および下底部７のスクリーン保持面の幅９を、他の部分の小径貫通孔８の間隔１０以下で０．５ｍｍ以上とした、熱可塑性樹脂の押出成形で用いる円柱形状のブレーカープレートである。
本発明は、前記ブレーカープレートを用いた樹脂温度の計測方法および前記ブレーカープレートを装着した熱可塑性樹脂用押出機を包含する。
また本発明は、前記押出機を用いたフッ素系樹脂フィルムの押出成形方法、更にポリフッ化ビニリデンを主成分としたフィルムの押出成形方法を包含する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、樹脂流路中心部に温度センサーを挿入して正確な樹脂温度が計測でき、かつ樹脂の滞留部分を極力抑制したブレーカープレートを提供することができ、このブレーカープレートを用いることによって、ポリフッ化ビニリデンのようなフィルム樹脂温度に敏感な樹脂を主成分とするシートまたはフィルムの成形において、樹脂焼けを大幅に抑制することができ、長時間の連続運転で高品質の製品を得ることが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面と共に本発明による熱可塑性樹脂原料の温度計測方法およびブレーカープレートの好適な実施の形態について説明する。なお、従来例と同一又は同等部分には同一符号を付して説明する。
【００１０】
図３において押出機の先端部分は、押出機本体１１、先端フランジ１２、ブレーカープレート１３およびダイヘッド１４が、先端方向へ順次連結されて構成されている。前記押出機本体１１、先端フランジ１２およびダイヘッド１４には、周知のようにそれぞれ内孔が形成されており、溶融樹脂の押出し流路として連通している。ダイヘッド１４の内孔の先端には、ダイ１７が設置されている。ブレカープレート１３の上流側の面（上部底面６）には、溶融した樹脂に混入した各種の異物や押出機上流側で発生した焼け等を除去する目的で、その押出成形の目的に合わせた適切なメッシュサイズのスクリーンを設置する。
【００１１】
ブレーカープレート１３はほぼ円盤形の板状の形状をしており、先端フランジ１２とダイヘッド１４との間に挟まれ、内孔の全面を横断して配置されている。ブレーカープレート１３は、図１または図２に示されるように、先端フランジ１２とダイヘッド１４の内孔に相当する部分に多数の小径貫通孔８が形成され、押出し流路の一部を構成している。ブレーカプレート１３の樹脂流路に対応する部分の断面積は一般的に押出機シリンダー内径に応じて適宜設定されているが、それに対するす全小径貫通孔８の合計断面積の比率である開口率は、通常４０〜６０％の範囲が好ましく、小径貫通孔８の径および数はこの範囲において適宜設計される。また、ブレーカープレート１３には、外周から中心部へ向けて温度センサー挿入孔３が形成されている。この温度センサー挿入孔３の径は、通常１．５〜５．０ｍｍの範囲で設計するのが本発明の効果を得る上で好ましい。
この温度センサー挿入用孔３には先端に温度センサーを設けた樹脂温度計が挿入され、押出機本体１１、先端フランジ１２およびダイヘッド１４には、それぞれの外周を囲んで温度制御用のヒーター１５が装着されている。
【００１２】
このような押出機を稼働するには、まず押出機本体１１が運転され、押出機本体１１、先端フランジ１２およびダイヘッド１４がヒーター１５によりそれぞれ所定の温度に加熱された状態において、樹脂原料が押出機本体１１に供給され、溶融混練され、順次先端方向へ輸送される。混練されて溶融状態の樹脂原料は、混練押出機本体１１の先端から先端フランジ１２の内孔、前記スクリーン及びブレーカープレート１３の小径貫通孔８、ダイヘッド１４の内孔等の押出し流路を経てダイヘッド１４の先端に装着されたダイ１７からシートまたはフィルムが押出される。このシートやフィルムを冷却しながら引取り巻取る方法は特に限定されるものではなく、シートまたはフィルムの押出成形で一般的に行われている方法でよい。
【００１３】
本発明の押出成形において、樹脂原料は前記のように溶融混練されてブレーカープレート１３の多数の小径貫通孔８を流動するが、その際の温度が、樹脂温度センサー挿入孔３に設置された温度センサーにより、押出中の樹脂温度に近い温度を直接的に計測することができる。この測定温度は、押出中の樹脂温度の上昇により、通常先端フランジ１２に設置されている温度計で計測される温度よりも高い値を示す。
【００１４】
次に樹脂が通過するブレーカープレートについて説明する。図２は温度センサーを設置するように設計された従来のブレーカープレートの平面図およびそのＡ−Ａ’断面図（模式図）であり、図１は本発明のブレーカプレートの平面図およびそのＡ−Ａ’断面図（模式図）である。図２の従来のブレーカープレートでは、樹脂硫路を形成している小径貫通孔８のうち、これらと直交して側面上部１から開けられた温度センサー挿入孔３に近接する小径貫通孔８’は、上底面部６から下底面部７に向けてほぼ垂直に貫通して設けられるので、温度センサー挿入孔３との干渉を避けるため、上底面部６および下底面部７の温度センサー挿入孔３に対応する部分のスクリーン保持面の幅９が他の通常部分の小径貫通孔間の間隔１０よりも大幅に広くなり、６および７の面での小貫通孔８の分布が不均一となる。このことは、一般的な樹脂の押出成形では問題とならないが、樹脂温度に対して敏感で、一定温度以上では熱分解が生じやすい樹脂では、小貫通孔８の分布が温度センサー挿入孔３の近傍において不均一となりスクリーン保持面の幅９が大きくなる。従ってこの部分での部分的な樹脂の滞留を生じ、連続した押出成形において経時的に樹脂の劣化や分解がおこり、比較的短時間で成形を中断してダイヘッド近傍を解体し、付着している樹脂を取り除いて整備を行うことが必要となる。
【００１５】
本発明者等はこのことを改善すべく鋭意検討した結果、温度センサー挿入孔３に近接する小径貫通孔８’の形状を、図１に示すように上底面部６から下底面部７の表面に近づくに従って、漸次温度センサー挿入用孔３側に拡張して形成して、温度センサー挿入用孔３に対応する上底面部６および下底部７のスクリーン保持面の幅９を最小限とすると、樹脂の劣化や分解が大幅に軽減することを見出した。このスクリーン保持面の幅９は０．５ｍｍ以上であり通常部分の小径貫通孔間の間隔１０よりも小さい範囲である。０．５ｍｍ未満では、その部分のスクリーンの保持性に問題があり、スクリーンが変形したり穴が開いたりしてしまう。当然のことながら穴が開くとスクリーンとしての役割が果たせず、コンタミや押出機の上流部での樹脂の焼けが通過して製品に混入してしまう。一方でスクリーン保持面の幅９が通常部分の小径貫通孔間の間隔１０よりも大きくなると、本発明の目的である樹脂の滞留の抑制の十分な効果が得られない。
【００１６】
本発明のブレーカープレートを用いることにより、前記の樹脂滞留抑制の効果に加えて、正確な樹脂温度が計測でき、その温度調整によって押出条件を制御することができるため、長時間にわたって製品の品質を維持することができると同時に、樹脂の劣化や分解によるトラブルを極力回避することが可能となる。
【００１７】
本発明のブレーカープレートの材質及び表面処理は特に限定されるものでは無いが、耐久性の点から金属製ものを用いるのが好ましい。又、その表面には溶融樹脂の離型性を向上させる為、ハードクロム等の鍍金処理を施したものを好適に用いる事ができる。
【００１８】
本発明のブレーカーは前記のように樹脂の劣化や分解の起こり易い樹脂に関して、特に樹脂が劣化すると有害なガスが発生するような場合に、本発明のブレーカープレートを用いて温度を監視しながらフィルムの押出成形を行うことが、安全確保の観点からも極めて大きな改善効果が得られるが、特にフッ素系樹脂フィルムの押出成形で効果が大きい。本発明でいうフッ素系樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、４−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）、４−フッ化エチレン−６−フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、２−エチレン−４−フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ３−フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等が上げられるが、特にＰＶＤＦを主成分としたフィルムの押出成形において大きな効果が得られる。本発明においてＰＶＤＦとは、フッ化ビニリデン単量体を主成分とする樹脂であって、例えば一部にフッ化ビニル、四フッ化エチレン、三フッ化塩化エチレン、六フッ化プロピレン等のフッ素化されたビニル化合物や、スチレン、エチレン、ブタジエン、及びプロピレン等の公知のビニル単量体を含有するものも含む。
又、ＰＶＤＦ樹脂に例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の樹脂を混合した樹脂原料においても大きな効果が得られ、長時間の連続運転が可能となる。
【実施例】
【００１９】
本発明による温度計測方法およびブレーカープレートを使用して温度計測した実施例を以下に示す。
（フィルム押出成形条件）
樹脂原料：ポリフッ化ビニリデン樹脂
押出機 ：ＳＥ−９０ＤＢ（東芝機械株式会社製）
ブレーカープレート
（実施例）              （比較例）
ブレーカープレート有効径      φ６５ｍｍ                φ６５ｍｍ
小径貫通孔径（通常部）        φ４．５ｍｍ              φ４．５ｍｍ
小径貫通孔の数                  ９１                      ９１
開口率                        ４８．４％                ４３．６％
小径貫通孔の通常部分の間隔    １．０ｍｍ                １．０ｍｍ
スクリーン保持面の幅          ０．８ｍｍ                ５．０ｍｍ  
スクリーン：６０／１００／６０（メッシュ）
スクリュ回転速度 ： ２０ ｒｐｍ
処理量 ：１００ ｋｇ／ｈ
図１（実施例）および図２（比較例）のブレーカープレートをそれぞれ装着して、上記のフィルムの押出成形を行い、経過時間毎に運転を中断して図３中のダイヘッド部を取り外してブレーカープレートを取り出し、付着している溶融樹脂を除去し、図１および図２中のそれぞれのスクリーン保持面の変色度合いを目視で観察し、以下の基準により評価した。結果を表１に示す。
（樹脂劣化発生の評価基準）
○      ：  樹脂劣化の発生が認められない。（変色無し）
△      ：  部分的に樹脂劣化が認められる。（部分的な変色が認められる）
×  ：  大部分に樹脂劣化が認められる。（大部分が変色している）
【００２０】
【表１】
2010167576.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるブレーカープレートの平面図およびＡ−Ａ’  断面図（模式図）
【図２】温度センサーを設置するように設計された従来のブレーカープレートの平面図およびＡ−Ａ’  断面図（模式図）。
【図３】押出機先端部の断面図
【符号の説明】
【００２２】
１    側面上部（ブレーカープレート）
２    中心部
３    温度センサー挿入用孔
４    温度センサー
５    外周部
６    上底面部
７    下底面部
８    小径貫通孔
８‘  温度センサーに近接する小径貫通孔
９    スクリーン保持面の幅
１０  通常部分の小径貫通孔間の間隔
１１ 押出機本体
１２ 先端フランジ
１３ ブレーカープレート
１６ ダイヘッド温度計
１４ ダイヘッド
１５ ヒーター
１６  ダイリップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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