(57)【要約】  【課題】  熱可塑性樹脂フィルムの製造における延伸工程において、ニップロール表面の熱劣化起因で生じるニップロール回転軸方向のニップ不均一を防止し、安定してフィルムを製造することができるフィルム延伸装置、およびシートの製造方法を提供する。  【解決手段】  フィルムを搬送する延伸ロールと、延伸ロールにフィルムを密着する表面材料がエラストマーからなるニップロールと、フィルムを加熱する加熱手段と、ニップロールの外周面から熱良導体である固体を介してニップロールの表面を冷却する冷却手段を備えるフィルム延伸装置、およびそのフィルム延伸装置を用いたシートの製造方法を提供する。  【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムを搬送する延伸ロールと、前記延伸ロールにフィルムを密着する表面材料がエラストマーからなるニップロールと、フィルムを加熱する加熱手段と、前記ニップロールを外周面から熱良導体である固体を介して冷却する冷却手段を備えることを特徴とするフィルム延伸装置。
【請求項２】
前記エラストマーが、ゴムである請求項１に記載のフィルム延伸装置。
【請求項３】
前記熱良導体である固体が、内部に冷却流体を流通させてニップロール外周面に接触する金属製の円筒状通流体ロールである請求項１に記載のフィルム延伸装置。
【請求項４】
前記冷却流体が、冷水である請求項３に記載のフィルム延伸装置。
【請求項５】
前記冷却流体が、空気である請求項３に記載のフィルム延伸装置。
【請求項６】
請求項１〜５に記載のいずれかのフィルム延伸装置を用いたシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱可塑性樹脂フィルムの製造に関し、ロールを用いてフィルムを延伸しシート状物を製造するフィルム延伸装置、およびシートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法において、延伸工程では熱媒を通した複数のロールをフィルムと直交させて配設し、各ロールに周速差を設けてフィルムに張力を付与して延伸するロール延伸法が周知である。図１に示すように、延伸ロール２の周速よりも延伸ロール３の周速を速くすることで、フィルム１が延伸ロール２と延伸ロール３の間で延伸される。しかしロール周速差を利用して延伸する方法においては、上流側の延伸ロール２上で固定されながら搬送されるべきフィルム１が、下流側の延伸ロール３に引っ張られて延伸ロール２上で滑ってロール上で延伸されることがあり、そのため延伸ロール２の表面との相対速度差によってフィルム１の表面にすり傷欠点が生じる。さらに搬送されるフィルム１と延伸ロール２の表面との間に随伴空気が巻き込まれて、この間に随伴気流が介在するとフィルム１が延伸ロール２上で滑ったり、幅変動を生じる。
【０００３】
上記のような問題点を解決するために、通常、フィルム１を延伸ロール２上にニップするニップロール４が設けられ、フィルム１を延伸ロール２上に密着させ、かつ延伸位置を固定する手段が採られている。ニップロール４には通常、均一ニップ性を高めるためにエラストマーを被覆成形したロールが用いられ、エアシリンダ７などの加圧装置によって、延伸ロール２の表面にニップされる。フィルム製造の延伸工程では、フィルム１を加熱するために延伸ロール２が熱媒で加熱されており、加えてラジエーションヒータ６といった非接触式ヒータを設置して、該ヒータでフィルム１を延伸温度に加熱する方式を採っている場合もある。これらはフィルム１を加熱することが目的であるが、熱の一部はニップロール４の表面を昇温し、著しくニップロール４の表面を熱劣化させる。エラストマーのような弾力性のある材質を用いた場合でも、エラストマー表面が熱劣化すると表面の硬度が上がり、エラストマーの弾性が失われ塑性変形して表面形状が変化してフィルム１の幅方向でニップ均一性を持続できなくなり、さらにエラストマー表面の摩擦係数が下がりフィルム１との把持力がなくなり、フィルム１にニップロール回転軸方向の延伸ムラが生じて、後の工程にてフィルム破れが発生する。エラストマー熱劣化の対策としては、硬度や摩擦係数ができるだけ変化しない配合の工夫がされてきたが、熱劣化を抑えることはできず、安定してシートを製造することができない。さらに均一ニップ化を向上するようなロール構造に変更しても、ニップ圧などの製膜条件を変更しても充分な均一ニップ化を維持することは困難であった。
【０００４】
上記のように熱によるニップロール４の表面劣化はフィルム破れにつながるため、エラストマーの寿命が短いとニップロール４を頻繁に交換しなければならない。したがって幾度と稼動停機しなければならず、また予備ロールを確保するのにコストが増加するなど、様々な支障が生じる。したがってニップロール４の熱による寿命が短いことが問題であり、この問題を解決するために表面のエラストマーを熱劣化させないよう、ニップロール４を冷却することが好ましい。図３に示すようにエラストマーロールの外周に、所有量の冷却水を供給する配管を上部に備えた保水性のある材料からなる小径ロールを接触させることによってロールを冷却する方法が開示されている（特許文献１）。この方法は熱伝導率の低いエラストマーをロールの内部から冷却するのに比べて、エラストマー外周面を直接的に冷却するので効率はよいが、冷却水を継続的に供給するために周囲の湿度が上がり、フィルム製造過程においてはフィルムの欠点発生や周辺機器の錆発生などに影響を及ぼす問題がある。そのため周囲環境への影響を与えず、エラストマーロールの表面を冷却する手段が求められている。
【特許文献１】実開昭５８−２２９６２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように従来技術では、フィルム加熱装置の影響によりニップロールの表面が熱劣化し、それが起因でフィルムの破れを起こしている。そこで本発明の目的は、上記のように熱可塑性樹脂フィルムの製造における延伸工程において、ニップロール表面の熱劣化起因で生じるニップロール回転軸方向のニップ不均一と滑り悪化を防止し、かつ周囲環境への悪影響を与えず安定してフィルムを製造することができるフィルム延伸装置、およびシートの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明はフィルムを搬送する延伸ロールと、延伸ロールにフィルムを密着する表面材料がエラストマーからなるニップロールと、フィルムを加熱する加熱手段と、ニップロール外周面から熱良導体である固体を介してニップロールを冷却する冷却手段を備えるフィルム延伸装置を提供する。
上記エラストマーとしては、ゴムであることが好ましい。また熱良導体である固体とは、内部に冷却流体を流通させてニップロール外周面に接触する金属製の円筒状通流体ロールがよい。この冷却流体としては、冷水や空気が好ましい。また本発明に係るシートの製造方法は、上記のフィルム延伸装置によって製造されたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のフィルム延伸装置、およびシートの製造方法によれば、フィルム加熱装置による高温下で熱伝導率の低いエラストマーからなるニップロールを用いた場合でも、ニップロール表面をロール外周面から熱良導体である固体を介して冷却することでエラストマーの熱劣化を低減し、ニップロール回転軸方向のニップ不均一を防止し、長期間安定したシートを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係るフィルム延伸装置について図面を参照して説明する。
図１は本発明のフィルム延伸装置におけるニップロールを外周面から熱良導体である固体を介して冷却する手段の一例を、ロール軸方向から見た側面図である。図１においてフィルム１は、延伸ロール２と延伸ロール３の周速差によって、走行方向に延伸される。その際、フィルム１は延伸ロール２とニップロール４でニップさせ、かつ延伸位置を固定するようになっている。ニップロール４はエアシリンダ７などの加圧装置によってニップをする。ニップロール４の表面材料はエラストマーで、ゴムであることが好ましい。ゴムとしては、例えばシリコーン、テフロン（登録商標）、ＮＢＲなどがある。
【０００９】
フィルム１の加熱手段に、延伸ロール２が加熱ロールとなっている。これに加えてラジエーションヒータ６を設置してもよい。しかし、そのためニップロール４は高温環境下にあり、ニップロール４の表面のエラストマーが熱により劣化しやすい状況にある。したがってニップロール４の熱による劣化を低減させるために、ニップロール４の表面を外周面から熱良導体である固体を介して冷却する冷却装置を設置する。特許文献１の先行技術にあるニップロール４の内部に通水して冷却する方法は、ニップロール４の表面のエラストマーは熱伝導率が低いためエラストマーの厚み方向に熱勾配が生じ、冷却効率が悪く、またエラストマー自体にも悪影響を及ぼす。そのため、延伸ロール２又はラジエーションヒータ６によって外側から熱せられたニップロール４の表面を同じ外側から冷却するのが好ましい。
熱良導体である固体の一例に、内部構造が金属製の筒型で内部を冷却流体が流通する通流体ロール５を、エアシリンダ８などの加圧装置にてニップロール４に接触させる。本発明における通流体ロール５とは、内部に液体・気体などの流体が通る流路を備えたロールをいう。
【００１０】
通流体ロール５の直径Ｄは、５０ｍｍ≦Ｄ≦２００ｍｍであることが好ましい。径が大きすぎると内部を通る流体が筒内全体に充満しなくなる可能性があり、通流体ロール５の外周面全体を効率よく冷却できない。また径が小さすぎると接触面積が小さくなり、その冷却効果が得られなくなる。通流体ロール５の内部を流通する冷却流体はラジエータ液などの熱媒液を用いてもよいし、冷風空気でもよいが、冷水が一番より好ましい。本発明は熱良導体である固体として金属製の通流体ロール５を一例に説明したが、その他に水冷ベルトを接触させてもよい。
【００１１】
延伸ロール周辺が高温雰囲気で、湿度がある一定の範囲内にある場合、通流体ロール５表面に多くの結露が発生する。その結露がニップロール４に転写し、転写された水滴が高温雰囲気によって蒸発することで気化熱が発生するため、より強い冷却効果が得られる。ただし通流体ロール５とニップロール４の接点から、ニップロール４とフィルム１の接点までの距離が短すぎると、ニップロール４に転写した結露の全てが蒸発されずフィルム１にまで転写して欠点が生じるため、通流体ロール５とニップロール４の接点から、ニップロール４とフィルム１の接点までの距離を適度にする必要がある。
【００１２】
特許文献１のようにニップロール４の冷却手法として外部から持ち込んだ水を連続的に吹き付けることは、環境内の湿度が上昇して製品に悪影響を及ぼし、また周囲に水滴がかかるので製膜機に錆発生の影響を与えてしまう。それに比べて結露を冷却手法に用いることは、雰囲気内の水分を利用する完全な循環系であるから、水分量は一定に維持され製品への悪影響はない。
【実施例】
【００１３】
実施例１
図１、２に示す構成を有する冷却装置を用いて、冷却効果を確認した。フィルム１はポリプロピレンフィルムを用いた。フィルムの種類としてはこれに限定する物ではなく、ポリエステルフィルムやポリオレフィンフィルムなどの熱可塑性樹脂フィルムに広く適用できる。通流体ロール５の内部構造は筒状であり、内部を冷水が通るようになっている。冷水はタンク１０からポンプ１１によって吸い上げられ、ホース１２を通ってロール内部を一方向に進み、通流体ロール５を通った冷水は再びタンク１０に戻り、循環するようになっている。通流体ロール５は軸両端部を軸受で介して、ニップ用のアームをエアシリンダ８によってニップロール４にロール回転軸方向にニップされているフリーロールである。面長Ｌは１６４ｍｍ、直径Ｄは７９ｍｍであり、材質はＳＴＫＭ１３Ａである。ニップロール４は表面をエラストマーで覆われたフリーロールであり、ここでエラストマーは硬度６０゜のシリコーンゴムを用いた。面長Ｌは３００ｍｍ、直径Ｄは１５３ｍｍで通流体ロール５と同様に軸両端部を軸受で介し、ニップ用のアームをエアシリンダ７で延伸ロール２をニップするようになっている。延伸ロール２は面長Ｌが３００ｍｍ、直径Ｄが１９０ｍｍの駆動ロールであり、１２４ｒｐｍのロール回転速度で駆動する。材質はＳＴＫＭ１３Ａである。延伸ロール２の上部にラジエーションヒータ６が設置してあり、延伸ロール２の表面を加熱するようになっている。ラジエーションヒータ６を発熱させると輻射熱などがニップロール４の表面に当たり、ニップロール４の表面温度も上昇する。延伸ロール２の表面の雰囲気温度を、熱電対９で測定する。またニップロール４の表面温度は非接触式の赤外線の温度計（図示略）で測定した。
【００１４】
はじめに通流体ロール５は接触させずにニップロール４だけをニップして、ラジエーションヒータ６で昇温させながら駆動回転し、ニップロール４の表面温度が１７０℃以上になったところで、通流体ロール５をニップさせた。表１のとおり、１７４．６℃に熱せられたニップロール４の表面に通流体ロール５を接触させると、３５分後に９１．５℃まで温度が下がった。このとき通流体ロール５に流通した冷水の温度は２０〜２３．５℃であった。その後通流体ロール５を離すとニップロール４の表面温度は上昇し、２０分後には１７０℃以上に上昇した。
【００１５】
【表１】
2006175701.tif 000002
【００１６】
これによりフィルム加熱装置による高温下での、通流体ロール５を用いた冷却装置の冷却効果を確認できた。今回はタンク内の冷水は循環方式を採ったが、常に低温の冷水を供給したり、熱交換器を通して冷水を一定の温度に保っておくことが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のフィルム延伸装置の側面図である。
【図２】図１のニップロール４側から見た正面図である。
【図３】従来のエラストマーロール冷却装置の正面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  フィルム
２  延伸ロール
３  延伸ロール
４  ニップロール
５  通流体ロール
６  ラジエーションヒータ
７  エアシリンダ
８  エアシリンダ
９  熱電対
１０  タンク
１１  ポンプ
１２  ホース
１３  スポンジロール
１４  冷却水配管
１５  ノズル
１６  噴流
１７  供給管
１８  制御弁
１９  エラストマーロール
２０  エラストマー層
【図１】
2006175701.tif 000003
【図２】
2006175701.tif 000004
【図３】
2006175701.tif 000005