(57)【要約】      （修正有）【課題】共押出Ｔダイ装置のＴダイリップ先端から吐出した多層溶融フィルムのダイ幅方向（長手方向）の各樹脂層の温度分布を計測し、その温度データを樹脂押出機及びＴダイに設けられた加熱ヒーターにフィードバックして温度制御を行うことで、ダイ吐出直後の多層溶融フィルムを樹脂層ごと温度制御可能な、共押出Ｔダイ装置を提供すること。【解決手段】温度制御手段９は、温度測定手段８によって得られた温度に基づいて加熱ヒーター１１−１ａ，１１−１ｂの温度を制御することで、多層溶融フィルムＲ２の樹脂種ごとの幅方向温度を制御することを特徴とした共押出Ｔダイ装置。【選択図】図４
2015063105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線吸収波長が異なる２種類以上の溶融樹脂を、スリット状の開口を備えるＴダイに積層させて供給し、多層のフィルム状に押し出す共押出Ｔダイ装置であって、
前記共押出Ｔダイ装置は、樹脂押出機と、フィードブロックと、Ｔダイと、加熱手段と、温度測定手段と、温度制御手段と、を備え、
前記樹脂押出機は、使用する樹脂の数または積層させる樹脂数分が用意され、シリンダ内に配設されたスクリューを回転させ溶融樹脂を押し出すもので、
前記フィードブロックは、前記複数の樹脂押出機からアダプターを通り供給された溶融樹脂を合流させて積層体にする内部構造を有するもので、
前記Ｔダイは、前記フィードブロックからアダプターを通り供給された積層体を、スリット形状を有するリップからフィルム状（以下、フィルム状に押し出された積層体の溶融樹脂を多層溶融フィルムと称す）に押し出すもので、
前記加熱手段は、前記樹脂押出機の側面と、前記Ｔダイの全幅側面に設けられた加熱ヒーターであって、
前記温度測定手段は、赤外線放射を検知する放射温度計により、前記多層溶融フィルムの幅方向における温度を、樹脂種ごとに、リップ直後で測定するものであって、
前記温度制御手段は、前記温度測定手段によって得られた温度に基づいて前記加熱ヒーターの温度を制御することで、多層溶融フィルムの樹脂種ごとの幅方向温度を制御することを特徴とした共押出Ｔダイ装置。
【請求項２】
多層溶融フィルムの樹脂種ごとの幅方向温度の温度目標データが、予め前記温度制御手段に入力されており、これら温度目標データと前記測定手段によって測定された温度の差が、予め設定された閾値を超えた場合に温度制御が行われることを特徴とする請求項１に記載の共押出Ｔダイ装置。
【請求項３】
前記温度目標データが、数値シミュレーションで予測された、多層溶融フィルムのダイ幅方向にわたって全樹脂層の膜厚が均一になる温度条件であることを特徴とした、請求項２に記載の共押出Ｔダイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共押出Ｔダイ装置で多層の樹脂フィルムを製造する際に、Ｔダイ吐出口（リップ）直後のフィルム状態の溶融樹脂積層体（以下、フィルム状に押し出された溶融樹脂の積層体を多層溶融フィルムと称す）の樹脂種ごとのダイ幅方向にわたる樹脂温度を制御可能とする共押出Ｔダイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、樹脂フィルムやこの樹脂フィルムに基材を重ね合わせたラミネートフィルム等のシート成形に用いられる従来の共押出Ｔダイ装置を示す図である。この装置は、樹脂押出機１１−１、１１−２、１１−３の加熱シリンダ内に配設されたスクリューを回転させて３箇所から溶融樹脂を押し出し、それぞれの溶融樹脂をフィードブロック１２内に供給し、図２に示すフィードブロック内面で、樹脂供給口１２ａから供給されたそれぞれの樹脂を３層の樹脂に積層させて積層体Ｒ１として樹脂排出口１２ｂに押し出し、スリット状の開口を備えるＴダイ２に供給して多層溶融フィルムＲ２として押し出し、紙・金属箔・樹脂などの他のフィルム状の基材７上に薄膜の樹脂層を塗布し、冷却ロール６で冷却固化させ、多層ラミネートフィルム１４として、図示しない巻取り装置で巻き取る構成になっている。
【０００３】
図３は前記Ｔダイ２の内部構造を詳細に示した図である。Ｔダイ２は、上部に積層体Ｒ１の積層体供給口２ａを備えており、積層体供給口２ａは積層体Ｒ１を供給する図示しない供給管でフィードブロックの積層体排出口１２ｂと接続されている。Ｔダイ２は、押し出し後のフィルム形状に合わせて、幅方向に細長い形態を持つ。マニホールド３はＴダイ２の幅方向にわたって筒状に形成されており、幅方向の中間部の上部に積層体供給口２ａが接続されている。リップランド４は、マニホールド３の下側にＴダイ２の幅方向にわたって形成されている。吐出口（以下、リップ）５は、リップランド４の下端部に位置している。
【０００４】
次に、共押出Ｔダイ装置による多層ラミネートフィルムの作成方法について説明する。まず、図１に示す樹脂押出機１１−１、１１−２、１１−３の加熱シリンダ内に配設されたスクリューを回転させ、樹脂を押し出させる。スクリューの回転数は樹脂の供給スピードに相関するため、多層ラミネートフィルム１４の各層が必要な膜厚を得られるように、それぞれのスクリューの回転数を調整する。スクリューから押し出されたそれぞれの溶融樹脂はフィードブロック内へと供給され、積層され、積層体Ｒ１となる。積層体Ｒ１は、供給口２ａからＴダイ２に供給される。積層体Ｒ１はマニホールド３に流れマニホールド３の幅方向に広がり、下方のリップランド４へ流れる。そして、積層体Ｒ１がリップランド４を通過する際にフィルム状に成形される。リップランド４内でフィルム状に成形された積層体Ｒ１は、リップ５から吐出され、多層溶融フィルムＲ２となる。多層溶融フィルムＲ２はＴダイ２の下方（下流側）に設けられた図示しない冷却ローラによって圧延される。冷却ローラは多層溶融フィルムＲ２が排出されるスピードよりも速いスピードで回転されている。リップ５から吐出された時点では、多層溶融フィルムＲ２は固化していない。多層溶融フィルムＲ２は、冷却ローラ上の基材に片面が転写されると同時に冷却され、固化する。リップ５から吐出された多層溶融フィルムＲ２は幅方向に縮み、端部が厚くなる。冷却固化後のプロセスで、この厚くなった端部は切除されて厚さの均一な樹脂フィルムが提供される。
【０００５】
ところで、前記図１に示す共押出Ｔダイ装置においては、多層ラミネートフィルム１４の樹脂層の全ての膜厚をダイ幅方向にわたって均一にすることが重要であるが、共押出プロセスは制御が難しいため不均一な膜厚分布が生じやすく問題となっている。膜厚分布の調整には、ダイ形状の改造、ディッケルの形状や配置の適正化、リップのクリアランス調整、フィードブロック形状の改造、Ｔダイと樹脂押出機の加熱ヒーターの温度制御などいくつもの方法があり、これらの方法をいくつも組み合わせ、トライアンドエラーで調整が行われる。このような方法では最適なプロセスを見つけるために多大な時間を要するため、数値シミュレーションにより、多層溶融フィルムの総膜厚及び層比が均一となる加熱ヒーター等の設定温度を予測し、その値を入力する方法も存在する。
【０００６】
不均一な膜厚分布をなくす方法の中で、特許文献１では、生産された樹脂フィルム（成形品）の厚さを計測してフィードバックし、押出Ｔダイ装置によるラミネートフィルムの厚さを制御するためのシステムが提供されている。特許文献１記載のＴダイでは、自動厚さ調整ダイでありスリット状の開口におけるスリットの長手方向（樹脂フィルムの幅方向）に関する各部分におけるリップクリアランスを、制御装置からの指令によって、自動的に調整することが出来るようになっている。フィルムの成形運転が開始されると、成形運転中は、押出Ｔダイ装置の途中に配設されフィルムの厚さを計測する膜厚計測器が現在のフィルムの膜厚を計測する。なお、前記膜厚計測器は、フィルムの幅方向に関し、全幅にわたって厚さを計測することができるものである。これにより、フィルムの幅方向に関する厚さの変化も計測することができる。そして、制御装置は、前記膜厚計の出力信号を受信し、計測されたフィルムの幅方向に関する厚さの変化量が目標値の誤差範囲内に収まっているか否か、すなわち、フィルムの厚さが幅方向に関して均一であり、フィルムの厚さ精度が目標精度に到達しているか否かを判断する。そして、目標精度に到達している場合、フィルムの厚さの計測が繰り返し行われる。
【０００７】
一方、フィルムの厚さ精度が目標精度に到達していない場合、制御装置は、計測されたフィルムの厚さに基づき、フィルムの厚さを均一にするための押出Ｔダイにおけるノズルのリップクリアランスの値を演算する。この場合、スリット状の開口におけるスリットの長手方向に関する各所におけるリップクリアランスの値を、それぞれ、演算する。そして、制御装置は、演算された値となるようにＴダイにおけるノズルのリップクリアランスを制御する。そして、目標精度に到達している場合に、フィルムの厚さの計測が繰り返し行われる。
【０００８】
特許文献２では、リップクリアランスとラミネートフィルムの厚さとの関係を学習し、そのデータに基づきリップクリアランスを制御するようにして、リップダイから押し出された樹脂の温度や吐出量が定常状態になるまでの期間であっても、所望の断面形状を有するラミネートフィルムを容易に成形することができるようにしている。
【０００９】
特許文献３では、冷却ロールから巻き取り装置までの間に膜厚制御装置を一つ以上設けて、平均膜厚を制御装置にフィードバックすることで、リップクリアランスを制御している。
【００１０】
特許文献４では、赤外線吸収方式の膜厚計により、ポリイミド多層接着フィルムの各層の膜厚寸法を測定し、得られた膜厚寸法データを基に製膜時の各層の膜厚を制御、調整して製造することにより、ポリイミド多層接着フィルムを提供している。
【００１１】
しかしながら、特許文献１、２、３の技術は単層フィルムに用いられるものであり、多層フィルムの全ての樹脂層の膜厚を均一にすることはできない。また、特許文献４の技術では、計測値のフィードバックを行うにあたり、冷却固化、ラミネートフィルムとの接着など、全ての工程を実施する必要がある。膜厚が安定するまでに時間を要すると、ラミネート用基材等の材料費や、ラインを動かす際に発生する人件費、ライン能率の低下などの様々なロスが発生してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平６−２３８７３７号公報
【特許文献２】特開２００５−４０９８４号公報
【特許文献３】特開２００８−２０７３４８号公報
【特許文献４】ＷＯ２００６／０６４７００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は前記の問題点に鑑みて、共押出Ｔダイ装置のＴダイリップ先端から吐出した多層溶融フィルムのダイ幅方向（長手方向）の各樹脂層の温度分布を計測し、その温度データを樹脂押出機及びＴダイに設けられた加熱ヒーターにフィードバックして温度制御を行うことで、ダイ吐出直後の多層溶融フィルムを樹脂層ごと温度制御可能な、共押出Ｔダイ装置を提供することを課題とする。
【００１４】
本装置を用いれば、予め数値シミュレーションでダイ幅方向にわたって樹脂層の膜厚が均一となるリップ直後の多層溶融フィルムの温度を予測しておき、その予測した温度に多層溶融フィルムの温度を制御することで、樹脂層の膜圧が均一な多層溶融フィルムを得ることが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そこで本発明の請求項１の発明は、
赤外線吸収波長が異なる２種類以上の溶融樹脂を、スリット状の開口を備えるＴダイに積層させて供給し、多層のフィルム状に押し出す共押出Ｔダイ装置であって、
前記共押出Ｔダイ装置は、樹脂押出機と、フィードブロックと、Ｔダイと、加熱手段と、温度測定手段と、温度制御手段と、を備え、
前記樹脂押出機は、使用する樹脂の数または積層させる樹脂数分が用意され、シリンダ内に配設されたスクリューを回転させ溶融樹脂を押し出すもので、
前記フィードブロックは、前記複数の樹脂押出機からアダプターを通り供給された溶融樹脂を合流させて積層体にする内部構造を有するもので、
前記Ｔダイは、前記フィードブロックからアダプターを通り供給された積層体を、スリット形状を有するリップからフィルム状（以下、フィルム状に押し出された積層体の溶融樹脂を多層溶融フィルムと称す）に押し出すもので、
前記加熱手段は、前記樹脂押出機の側面と、前記Ｔダイの全幅側面に設けられた加熱ヒーターであって、
前記温度測定手段は、赤外線放射を検知する放射温度計により、前記多層溶融フィルムの幅方向における温度を、樹脂種ごとに、リップ直後で測定するものであって、
前記温度制御手段は、前記温度測定手段によって得られた温度に基づいて前記加熱ヒーターの温度を制御することで、多層溶融フィルムの樹脂種ごとの幅方向温度を制御することを特徴とした共押出Ｔダイ装置である。
【００１６】
本発明の請求項２の発明は、
多層溶融フィルムの樹脂種ごとの幅方向温度の温度目標データが、予め前記温度制御手段に入力されており、これら温度目標データと前記測定手段によって測定された温度の差が、予め設定された閾値を超えた場合に温度制御が行われることを特徴とする請求項１に記載の共押出Ｔダイ装置である。
【００１７】
本発明の請求項３の発明は、
前記温度目標データが、数値シミュレーションで予測された、多層溶融フィルムのダイ幅方向にわたって全樹脂層の膜厚が均一になる温度条件であることを特徴とした、請求項２に記載の共押出Ｔダイ装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明における押出Ｔダイ装置によれば、予め数値シミュレーションで幅方向にわたって樹脂層比及び総厚みが均一となるリップ直後の樹脂層ごとの温度を予測しておき、その値に多層溶融フィルムの温度を制御することで、均一な多層ラミネートフィルムを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の共押出Ｔダイ装置の一例を示す図である。
【図２】フィードブロックの内部構造の一例を示す概略図である。
【図３】Ｔダイの内部構造の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の共押出Ｔダイ装置の一例を示す概略構造図である。
【図５】本発明の共押出Ｔダイ装置の温度制御機構の一例を示す図である。
【図６】実施例１〜３で作成した多層フィルムの膜厚計測結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態による押出Ｔダイ装置について、図面を参照して説明する。
【００２１】
図４は本発明の共押出Ｔダイ装置の一例を示す図である。図４に示される共押出Ｔダイ装置は、樹脂押出機１１−１〜１１−３から、赤外線吸収波長の異なる複数の溶融樹脂をアダプターを通してフィードブロック１２に供給し、フィードブロック１２内部で積層体Ｒ１を作り、積層体Ｒ１は積層体排出口１２ｂから供給口２ａを通ってＴダイ２の内部に送り込まれ、幅方向に筒状に設けられたマニホールド３で幅方向に広げられ、その後スリット形状を有するリップからフィルム状に多層溶融フィルムＲ２として押し出される。その後、多層溶融フィルムＲ２は冷却ロール６で冷却固化し、多層ラミネートフィルム１４となり、図示しない巻取り装置で巻き取られる。この構成は一例であり、例えば樹脂押出機は３台でなくても良い。
【００２２】
樹脂押出機１１−１〜１１−３、フィードブロック１２、Ｔダイ２は、従来用いられているＴダイを用いることが出来る。
【００２３】
図５は、本発明の共押出Ｔダイ装置の温度制御機構の一例を示す図である。符号９ａは予め温度制御手段に入力される多層溶融フィルムの幅方向の目標温度データである。
【００２４】
本発明の共押出Ｔダイ装置の加熱手段は、樹脂押出機の側両面に設けられた加熱ヒーター１１−１ａ（１１−１ｂ）〜１１―３ａ(１１-３ｂ)、及び、Ｔダイ全幅にわたってその両側面に設けられた加熱ヒーター１０−１ａ（１０−１ｂ）〜１０―５ａ(１０-５ｂ)、である。この構成は一例であり、加熱ヒーターの数や設置位置に関してはこれに限定されるものではない。
ここで、加熱ヒーター１１−１ａ〜１１―３ａとは、樹脂押出機の一方の側面に設けられた樹脂押出機加熱手段を指し、加熱ヒーター１１−１ｂ〜１１-３ｂとは、樹脂押出機の他方の側面に設けられた樹脂押出機加熱手段を指す。
同様に、加熱ヒーター１０−１ａ〜１０―５ａは、Ｔダイ全幅の一方の側面に設けられたＴダイ加熱手段を指し、加熱ヒーター１０−１ｂ〜１０―５ｂは、Ｔダイ全幅の他方の側面に設けられたＴダイ加熱手段を指す。
【００２５】
次に、温度測定手段８について説明する。温度測定手段８は、リップ５から押し出された多層溶融フィルムの幅方向にわたって複数箇所のフィルム温度を、異なる樹脂層ごとに区別して、リップ５の直後で測定するものである。温度測定手段には、赤外線測定波長の異なる複数の放射温度計を組み合わせたものを使用する。放射温度計は物体から放射される赤外線の強度を測定して、物体の温度を測定する。赤外線吸収（放射）波長が異なる材質の溶融樹脂を選定することで、樹脂層の温度を区別して測定することが出来る。例えば溶融ポリエチレンは３．４μｍの波長、溶融ポリエステルは５．８μｍ以上の波長で赤外線を放射し、それ以外の波長は透過するため、測定波長が３．４μｍと５．８μｍ以上の２種の放射温度計を組み合わせて使用することで、溶融ポリエチレンと溶融ポリエステルの多層溶融フィルムの樹脂別温度分布を測定することが出来る。
【００２６】
次に、温度制御手段９について説明する。温度制御手段９は、前記の方法で得られた測定温度値に基づいて加熱ヒーター１１−１ａ（１１−１ｂ）〜１１−３ａ（１１−３ｂ）、及び、１０−１ａ（１０−１ｂ）〜１０−５ａ（１０−５ｂ）の温度を制御するものである。
【００２７】
測定温度値に基づいて加熱ヒーター１１−１ａ（１１−１ｂ）〜１１−３ａ（１１−３ｂ）、及び、１０−１ａ（１０−１ｂ）〜１０−５ａ（１０−５ｂ）の温度を制御する場合には、次に示す、リップ５から押し出される多層溶融フィルムＲ２のダイ幅方向の目標温度データ９ａを予め温度制御手段９に入力し、温度制御手段９では温度測定手段８によって測定された多層溶融フィルムＲ２の温度が閾値を超えた場合に温度制御を行う。ここで閾値とは、目標温度データ９ａを中心として上限値と下限値が設定されるもので、任意に設定できるものとする。樹脂押出機１１−１〜１１−３の加熱ヒーター１１−１ａ（１１−１ｂ）〜１１−３ａ（１１−３ｂ）は多層溶融フィルムＲ２の樹脂層ごとの平均温度を調整し、Ｔダイ２の加熱ヒーター１０−１ａ（１０−１ｂ）〜１０−５ａ（１０−５ｂ）は多層溶融フィルムＲ２のダイ幅方向の温度分布を調整することで、閾値内に収めようとする。
【００２８】
予め前記温度制御手段９に入力される目標温度データ９ａについては、共押出Ｔダイ装置内部の樹脂流動の数値シミュレーションにより求めておく。
【００２９】
以下に、本発明の方法の実施例をあげて具体的に説明するが、本実施例は本発明を限定するものではない。比較例には従来の方法、実施例１、２は本発明での方法を示す。
【００３０】
＜比較例＞
融点１１０℃の樹脂Ｊ１と融点２２５℃の樹脂Ｊ２を使用し、フィルム吐出幅５００ｍｍにて、Ｊ１／Ｊ２／Ｊ１を、１．５／２／１．５の割合で押し出し、３層構造の多層溶融フィルムを作成した。事前に数値シミュレーションで多層溶融フィルムのダイ幅方向の総膜厚が均一となる加熱ヒーター温度を予測し、加熱ヒーターの温度を予測値に固定した。ラミネート後のフィルムの基材部分を剥がし、Ｊ１／Ｊ２／Ｊ１膜厚分布を計測した結果を図５のａに示す。ダイ幅方向の総膜厚は不均一となった。不一致の原因は、加熱ヒーターの設定値と装置内部の溶融樹脂温度が一致しなかったためと考えられる。
【００３１】
＜実施例１＞
融点１１０℃の樹脂Ｊ１と融点２２５℃の樹脂Ｊ２を使用し、フィルム吐出幅５００ｍｍにて、Ｊ１／Ｊ２／Ｊ１を、１．５／２／１．５の割合で押し出し、３層構造の多層溶融フィルムを作成した。温度制御に使用する目標温度データは、事前に数値シミュレーションによって算出した多層溶融フィルムのリップ直後の温度である（表１の条件１）。ここで条件１の目標温度位置１〜５は、リップ直後の多層溶融フィルムをダイ幅方向に均等に５分割した時の一つの分割領域の中心位置と一致する。この条件１は、多層溶融フィルムのダイ幅方向の総膜厚が均一となる条件である。ラミネート後のフィルムの基材部分を剥がし、Ｊ１／Ｊ２／Ｊ１膜厚分布を計測した結果を図５のｂに示す。数値シミュレーションの予測通りに総膜厚分布が均一化されたことから、多層溶融フィルムの温度制御が目標温度データに近い値で行われたことが分かる。
【００３２】
＜実施例２＞
融点１１０℃の樹脂Ｊ１と融点２２５℃の樹脂Ｊ２を使用し、フィルム吐出幅５００ｍｍにて、Ｊ１／Ｊ２／Ｊ１を、１．５／２／１．５の割合で押し出し、３層構造の多層溶融フィルムを作成した。温度制御に使用する目標温度データは、事前に数値シミュレーションによって算出した多層溶融フィルムのリップ直後の温度である（表１の条件２）。ここで条件２の目標温度位置１〜５は、リップ直後の多層溶融フィルムをダイ幅方向に均等に５分割した時の一つの分割領域の中心位置と一致する。この条件２は、多層溶融フィルムのダイ幅方向の全樹脂層の膜厚が均一となる条件である。ラミネート後のフィルムの基材部分を剥がし、Ｊ１／Ｊ２／Ｊ１膜厚分布を計測した結果を図５のｃに示す。数値シミュレーションの予測通りに全樹脂層の膜厚が均一化されたことから、多層溶融フィルムの温度制御が目標温度データに近い値で行われたことが分かる。
【表１】
2015063105.tif 000003
【００３３】
以上のように、本発明の共押出Ｔダイ装置によれば、リップ直後の多層溶融フィルムの樹脂層ごとの温度を測定し、その測定値に基づいて、数値シミュレーションで予測した目標温度データ通りにヒーター温度を制御することが出来るため、全樹脂層の膜厚が均一な多層ラミネートフィルムを得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・従来の共押出Ｔダイ装置
２・・・Ｔダイ
２ａ・・・積層体供給口
３・・・マニホールド
４・・・リップランド
５・・・リップ（吐出口）
６・・・冷却ロール
７・・・基材
８・・・温度測定手段
９・・・温度制御手段
９ａ・・・目標温度データ
１０−１ａ（１０−１ｂ）〜１０−５ａ（１０−５ｂ）・・・Ｔダイ加熱手段
１１−１〜１１−３・・・樹脂押出機
１１−１ａ（１１−１ｂ）〜１１−３ａ（１１−３ｂ）・・・樹脂押出機加熱手段
１２・・・フィードブロック
１２ａ・・・樹脂供給口
１２ｂ・・・積層体排出口
１３・・・本発明の共押出Ｔダイ装置
１４・・・多層ラミネートフィルム
Ｒ１・・・積層体
Ｒ２・・・多層溶融フィルム
Ｊ１・・・融点１１０℃の樹脂
Ｊ２・・・融点２２５℃の樹脂
【図１】
2015063105.tif 000004
【図２】
2015063105.tif 000005
【図３】
2015063105.tif 000006
【図４】
2015063105.tif 000007
【図５】
2015063105.tif 000008
【図６】
2015063105.tif 000009