(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、シート材料の熱劣化による欠点を抑制し、高品質な積層シートが製造出来る積層シートの製造装置を提供することにある。【解決手段】  本発明の積層シートの製造装置は、複数種類のシート材料をそれぞれ供給する複数のマニホールドと、前記複数のマニホールドのいずれかひとつと連通し、マニホールドから流出する前記シート材料を分配する複数の中間流路と、前記複数の中間流路のそれぞれと一対一に対応して連通し、中間流路を通過した前記シート材料を幅方向に拡幅しながら下流方向に導く複数の拡幅スリットと、前記複数の拡幅スリットが合流する位置において前記複数種類のシート材料が前記種類の数よりも多い層数の層を形成するように積層する合流部と、を有し、前記中間流路の容積が、その中間流路と連通する前記拡幅スリットの容積より小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類のシート材料をそれぞれ供給する複数のマニホールドと、
前記複数のマニホールドのいずれかひとつと連通し、マニホールドから流出する前記シート材料を分配する複数の中間流路と、
前記複数の中間流路のそれぞれと一対一に対応して連通し、中間流路を通過した前記シート材料を幅方向に拡幅しながら下流方向に導く複数の拡幅スリットと、
前記複数の拡幅スリットが合流する位置において前記複数種類のシート材料が前記種類の数よりも多い層数の層を形成するように積層する合流部と、を有し、
前記中間流路の容積が、その中間流路と連通する前記拡幅スリットの容積より小さい、積層シートの製造装置。
【請求項２】
前記中間流路の容積が、その中間流路と連通する前記拡幅スリットの容積の１／１０以下である、請求項１の積層シートの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層シートの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルムの高機能化の方法として近年著しく発展している技術が、複数種類のシート材料を積層した積層フィルムである。この積層フィルムは物性の異なるシート材料を積層することで、各々のシート材料単体にはなかった新たな機能を付加することなどが可能である。
【０００３】
図２は一般的な積層シートの製造装置の斜視図である。図２に示すように、一般的な積層シートの製造装置および製造方法としては、複数種類のシート材料（典型的には溶融樹脂など）をそれぞれ異なる導入管１、２から多層フィードブロック３に供給し、多層フィードブロック３で積層シートの積層方向（以下、積層方向と称する）に積層することで、複数の層をもつ積層体を形成し、この積層体は導管４を経て、積層シートの幅方向（以下、幅方向と称する）に延びるスリット間隙を有する口金５から吐出され、積層シート６を形成する方法が知られている。そして、積層シート６はキャスティングドラム７で固化され、そのまま、あるいは、延伸等の後処理が施され、積層フィルム８となる。（積層シートを固化したものを以下、積層フィルムという。）
図３は一般的な積層シートの製造装置における多層フィードブロック３の内部空間（シート材料の流路）の斜視図である。ここで、多層フィードブロック３にはスリット１１、１２をそれぞれ複数有するが、簡略化のために図３では２個ずつのみ示す。図３に示すように、複数種類のシート材料はそれぞれ異なるマニホールド９、１０に供給され、マニホールド９、１０に連通した複数のスリット１１、１２に分配されて幅方向に拡幅しながら流下し、複数の層をもつ積層体を形成する。ここで、シート材料は各スリット１１、１２の流動抵抗に応じた流量で分配され、流動抵抗の少ないスリット１１、１２に多く流れて厚い層を形成する。このときにスリット１１、１２の流動抵抗によるせん断発熱によって、シート材料の温度が上昇し、熱劣化が促進、積層フィルムの品質低下を引き起こすことがある。
【０００４】
特許文献１には、層厚みを高精度に制御する目的で、複数のスリット１１、１２の流動抵抗をスリットの間隙、長さあるいはシート材料の温度によって調整することで、シート材料の流量を高精度に調整し、厚みムラの無い高品位な積層シートが得られる積層シートの製造装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３０９１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では層厚みを高精度に制御できるが、スリットの流動抵抗によるせん断発熱については考慮しておらず、一般的な積層シートの製造装置と同じく熱劣化による積層フィルムの品質低下を引き起こすことがある。
【０００７】
本発明の目的は上述の問題を解決し、シート材料のせん断発熱を抑制することで、熱劣化を抑制する積層シートの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するため、本発明の積層シートの製造装置は下記の構成を有する。
すなわち、複数種類のシート材料をそれぞれ供給する複数のマニホールドと、前記複数のマニホールドのいずれかひとつと連通し、マニホールドから流出する前記シート材料を分配する複数の中間流路と、前記複数の中間流路のそれぞれと一対一に対応して連通し、中間流路を通過した前記シート材料を幅方向に拡幅しながら下流方向に導く複数の拡幅スリットと、前記複数の拡幅スリットが合流する位置において前記複数種類のシート材料が前記種類の数よりも多い層数の層を形成するように積層する合流部と、を有し、前記中間流路の容積が、その中間流路と連通する前記拡幅スリットの容積より小さい、積層シートの製造装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記中間流路の容積が、その中間流路と連通する前記拡幅スリットの容積の１／１０以下である、請求項１の積層シートの製造装置が提供される。
【００１０】
次に、本発明における各用語の意味を説明する。
「シート材料」とは、たとえば、ポリエチレン・ポリプロピレン・ポリスチレン・ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン樹脂、脂環族ポリオレフィン樹脂、ナイロン６・ナイロン６６などのポリアミド樹脂、アラミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート・ポリブチレンテレフタレート・ポリプロピレンテレフタレート・ポリブチルサクシネート・ポリエチレン−２，６−ナフタレートなどのポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、４フッ化エチレン樹脂・３フッ化エチレン樹脂・３フッ化塩化エチレン樹脂・４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体・フッ化ビニリデン樹脂などのフッ素樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリグリコール酸樹脂、ポリ乳酸樹脂、などを用いることができる。またこれらの熱可塑性樹脂としてはホモ樹脂であってもよく、共重合または２種類以上のブレンドであってもよい。また、各熱可塑性樹脂中には、各種添加剤、例えば、酸化防止剤、帯電防止剤、結晶核剤、無機粒子、有機粒子、減粘剤、熱安定剤、滑剤、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤、屈折率調整のためのドープ剤などが添加されていてもよい。
【００１１】
「積層体」とは、押出し機から押出されてから、口金から吐出されるまでの間で、複数種類のシート材料を複数の層として積層方向に積層したシート材料をいう。
「積層シート」とは幅と厚みが調整され、口金から吐出された積層体をいう。
「流路方向」とは、流路内におけるシート材料の主な流れ方向をいう。
「積層方向」とは、シート材料が積層される主な方向と一致し、かつ流路方向に対して垂直な方向をいう。
「幅方向」とは、流路内における積層体が積層シートに成形されたときに、積層シートの幅方向と一致する方向をいう。ここで、積層方向と幅方向は垂直である必要はない。
流路方向、積層方向、および幅方向は、積層体が流れている流路形状によって変化する。
【００１２】
「合流部」とは、積層体が流れる流路と接続し、シート材料が流れる各スリットが隣接するスリットと合流する点をいう。
「中間流路」とは、複数のマニホールドのいずれかひとつと連通し、マニホールドから流出するシート材料を分配する流路をいう。
「拡幅スリット」とは、複数の中間流路のそれぞれと１対１に対応して連通し、中間流路を通過したシート材料を幅方向に拡幅しながら下流方向に導く流路をいう。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の積層シートの製造装置によれば、シート材料のせん断発熱を抑制することで、熱劣化を抑制し、品質の高い積層シートを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の積層シートの製造装置における多層フィードブロックの内部空間（シート材料の流路）の斜視図。
【図２】従来および本発明の実施にも用いられる積層シートの製造装置の斜視図。
【図３】一般的な積層シートの製造装置における多層フィードブロックの内部空間（シート材料の流路）の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明について詳細に述べるが、本発明は以下の実施例を含む実施形態に限定されるものではない。また、従来の技術と同じ用途および機能を有している部材については、同じ符号を有している場合がある。
【００１６】
図１は本発明の積層シートの製造装置における多層フィードブロックの内部空間（シート材料の流路）の斜視図である。図１に示すように、本発明の積層シートの製造装置では、複数種類のシート材料はそれぞれ異なるマニホールド９、１０に供給される。そして、マニホールド９に供給されたシート材料は、マニホールド９に連通した複数の中間流路１３に分配され、マニホールド１０に供給されたシート材料は、マニホールド１０に連通した複数の中間流路１４に分配される。各中間流路１３に分配されたシート材料は、それぞれの中間流路１３に１対１に対応して連通した拡幅スリット１５に流れる。同様に各中間流路１４に分配されたシート材料は、それぞれの中間流路に１対１に対応して連通した拡幅スリット１６に流れる。そして、シート材料は複数の拡幅スリット１５、１６で幅方向に拡幅しながら流下し、拡幅スリット１５、１６の下流側出口で合流して、複数の層をもつ積層体を形成する。
【００１７】
本発明における多層フィードブロックでは、各中間流路１３は、それぞれの中間流路１３と連通する拡幅スリット１５よりも容積が小さい。そのため、中間流路１３は拡幅スリット１５よりも流動抵抗が大きくなり、マニホールド９に供給されたシート材料は、各中間流路１３の流動抵抗に応じた流量で各中間流路１３に分配される。同様に、各中間流路１４も、それぞれの中間流路１４と連通する拡幅スリット１６よりも容積が小さい。そのため、中間流路１４は拡幅スリット１６よりも流動抵抗が大きくなり、マニホールド１０に供給されたシート材料は、各中間流路１４の流動抵抗に応じた流量で各中間流路１４に分配される。
【００１８】
シート材料の熱劣化を引き起こすせん断発熱量は流動抵抗と滞留時間に比例して増加する。従来の積層シートの製造装置では、スリット１１、１２において、シート材料を分配するための流動抵抗を与えながら、流動方向に沿って十分な長さで流動させて幅方向に均一に拡幅する。その結果、スリットを流れる間の滞留時間（以下、滞留時間）は長くなり、せん断発熱量が大きく、熱劣化が発生していた。本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、従来の積層シートの製造装置におけるスリットの機能をシート材料を分配する中間流路１３、１４と、シート材料を幅方向に拡幅しながら下流方向に導く拡幅スリット１５、１６に分けることで、せん断発熱量を減らし、シート材料の熱劣化を抑制できることを見出した。
【００１９】
本発明における多層フィードブロックでは、中間流路１３（１４）の流動方向に対して垂直な断面の断面積を、従来のスリット１１（１２）の流動方向に対して垂直な断面の断面積に比べて小さくすることで、短い流動方向長さで従来のスリット１１（１２）と同じ流動抵抗を実現することができる。流動抵抗は同じで、流動方向長さ、つまり滞留時間が短くなるため、それらと比例関係にあるせん断発熱量も小さくすることができる。
【００２０】
なお、本発明における拡幅スリット１５，１６と従来のスリット１１，１２とは、構造に大きな差はない。従来のスリット１１，１２が、シート材料の分配機能と、シート材料を幅方向に拡幅しながら下流方向に導く機能とを兼ねているのに対し、本発明においては、シート材料の分配機能を中間流路１３，１４が、シート材料を幅方向に拡幅しながら下流方向に導く機能を拡幅スリット１５，１６が担っているので、機能的な違いを表現するために「拡幅」を付記しているだけである。
【００２１】
本発明におけるフィードブロックでは、中間流路１３（１４）の容積Ｖ１が、その中間流路１３（１４）と連通する拡幅スリット１５（１６）の容積Ｖ２の１／１０以下であることが好ましい。中間流路１３（１４）の容積Ｖ１を拡幅スリット１５（１６）の容積Ｖ２の１／１０以下に小さくすることで、小さな容積で、従来のスリット１１（１２）と同じ流動抵抗を実現することができる。流動抵抗は同じで、容積つまり滞留時間が短くなるため、せん断発熱量も小さくすることができる。溶融樹脂の熱劣化は熱分解温度から急激に悪化するため、その温度に達しないよう中間流路１３（１４）の容積Ｖ１を拡幅スリット１５（１６）の容積Ｖ２の１／１０以下にすることで、溶融樹脂の熱劣化を効果的に抑制することができる。より好ましくは、Ｖ１／Ｖ２が１／１００以下である。
【実施例】
【００２２】
図２に示した積層シートの製造装置により、２軸延伸多層フィルムを製造し、本実施形態による効果を確認した。この効果の確認の具体例を次の実施例１、２および比較例１に示す。なお、各測定値の測定法は、次の通りである。
【００２３】
（１）溶融粘度
回転式レオメーター  ＭＲ−３００ソリキッドメーター（レオロジ製）を用いて動的粘弾性層測定を行った。測定には、平行円板（直径１８ｍｍ）を用い、窒素雰囲気下、２８０℃、振幅１°、せん断速度１５ｓ−１での複素粘性率をせん断粘度とした。なお、実施例にて乾燥して製膜に用いた材料については、本測定においても同様の条件にて乾燥を行った。
【００２４】
（２）熱劣化による欠点
熱劣化による欠点個数は検査装置ＭａｘＥｙｅ．Ｉｍｐａｃｔ（（株）ヒューテック）を用いて欠点個数を検査した。
【００２５】
［実施例１］
多層フィードブロックとして、図１に示した中間流路を設けた構造の多層フィードブロックを使用した。この多層フィードブロックは、中間流路の流路方向に垂直な断面がφ２．２ｍｍの円形、流路方向寸法１６ｍｍであり、拡幅スリットの積層方向寸法２．２ｍｍ、幅方向寸法１０ｍｍ、流路方向寸法２５ｍｍであり、シート材料Ａ（後述）が導入される中間流路の数が１０１個、シート材料Ｂ（後述）が導入される中間流路の数が１００個で総積層数２０１であった。また、中間流路の流動抵抗は０．２７ＭＰａで、拡幅スリットの流動抵抗は０．０３ＭＰａであり、中間流路の入口から拡幅スリットの出口に至るまでの合計の流動抵抗は０．３０ＭＰａであった。
【００２６】
２種類のシート材料Ａとシート材料Ｂを準備した。シート材料Ａとして、２８０℃における溶融粘度が１８０Ｐａ・ｓのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（東レ（株）製、Ｆ２０Ｓ）を用いた。シート材料Ｂとして、２８０℃における溶融粘度が３５０Ｐａ・ｓのシクロヘキサンジメタノールをエチレングリコールに対し３０ｍｏｌ％共重合したポリエチレンテレフタレート（ＰＥ／ＣＨＤＭ・Ｔ）（イーストマン社製、ＰＥＴＧ６７６３）を用いた。これらシート材料ＡおよびＢは、それぞれ乾燥した後、押出機に供給した。
【００２７】
シート材料ＡおよびＢは、それぞれ、押出機にて温度２８０℃の溶融状態とし、シート材料Ａ／シート材料Ｂの吐出比が１／１となるようギヤポンプで計量しフィルタを介した後、それぞれの導入管より多層フィードブロックに導入した。
【００２８】
多層フィードブロックで積層完了後、得られたシート材料の積層された流れを、図２に示したＴダイ５に供給し、シート状に成形した後、静電印加（直流電圧８ｋＶ）された表面温度２５℃のキャスティングドラム７上で急冷固化し未延伸フィルムを得た。
【００２９】
得られた未延伸フィルムを逐次二軸延伸機に導き、温度１００℃で縦方向（フィルム長手方向）に３．５倍で縦延伸した後、テンターに導き１０５℃で横方向（フィルム幅方向）に３．５倍で横延伸した。更に、温度２３０℃の熱風にて熱処理を行うと同時に縦方向に５％の弛緩処理を行い、引き続き横方向にも５％の弛緩処理を行って、室温まで除冷後両端のエッジ部分をトリミングして巻き取った。得られたフィルムは、幅６００ｍｍ、厚み１８μｍで、ＰＥＴとＰＥ／ＣＨＤＭ・Ｔが交互に２０１層積層されたものである。
【００３０】
［実施例２］
中間流路の流路方向に垂直な断面がφ２．０ｍｍの円形、流路方向寸法が１１ｍｍであり、拡幅スリットの幅方向寸法が４ｍｍである多層フィードブロックに変更した以外は、実施例１と同様にして多層フィルムを製造した。なお、多層フィードブロックの中間流路の流動抵抗は０．２９ＭＰａで、拡幅スリットの流動抵抗は０．０１ＭＰａであり、中間流路の入口から拡幅スリットの出口に至るまでの合計の流動抵抗は、実施例１の多層フィードブロックと同じ０．３０ＭＰａであった。
【００３１】
［比較例１］
多層フィードブロックとして、図３に示した中間流路を設けない構造の多層フィードブロックを使用した。この多層フィードブロックは、スリットの積層方向寸法が１．０ｍｍ、幅方向寸法が１０ｍｍ、流路方向寸法が２５ｍｍであり、シート材料Ａが導入されるスリットの数が１０１スリット、シート材料Ｂが導入されるスリットの数が１００個で総積層数２０１であった。スリットの流動抵抗は０．３０ＭＰａであり、実施例１の多層フィードブロックでの中間流路の入口から拡幅スリットの出口に至るまでの合計の流動抵抗と同じ値であった。この多層フィードブロックに変更した以外は、実施例１と同様にして多層フィルムを製造した。
【００３２】
[評価結果]
フィルムの熱劣化による欠点個数の測定結果を表１に示す。実施例１では欠点個数が０．０６個／ｍ２という結果となった。実施例２は欠点個数が０．０１個／ｍ２と、実施例１に比べてさらに少なくなった。実施例２では、中間流路の容積が拡幅スリットの容積に比べ１／１２と実施例１より小さく、滞留時間が短い中間流路で流動抵抗を与えることで、せん断発熱量も小さくなり、熱劣化による欠点が少なくなったと考えられる。比較例１は異物欠点個数が０．１９個／ｍ２と多かった。実施例１では滞留時間の短い中間流路で流動抵抗を与えているのに対し、比較例１では滞留時間の長いスリットで流動抵抗を与えているため、スリットでのせん断発熱量が大きくなり、熱劣化による欠点が多くなったと考えられる。
【００３３】
【表１】
2018122437.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、従来の積層シートの製造装置におけるスリットの機能を、シート材料を分配する複数の中間流路とシート材料を幅方向に拡幅しながら下流方向に導く複数の拡幅スリットに分けることで、シート材料の熱劣化による欠点を抑制し、高品質な積層シートが容易に製造出来る。
【符号の説明】
【００３５】
１：シート材料Ａが供給される導入管
２：シート材料Ｂが供給される導入管
３：多層フィードブロック
４：積層体が流れる導管
５：口金（Ｔダイ）
６：積層シート
７：キャスティングドラム
８：積層フィルム
９：シート材料Ａ側のマニホールド
１０：シート材料Ｂ側のマニホールド
１１、１２：スリット
１３、１４：中間流路
１５、１６：拡幅スリット
Ｘ：積層方向
Ｙ：拡幅スリット（スリット）幅方向
Ｚ：拡幅スリット（スリット）流路方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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