(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイに開設された出口から下方に押出された溶融樹脂を該出口の下方に位置して回転する冷却ロールで引取り、冷却ロールで溶融樹脂を冷却および固化してフィルムを製造するフィルム製造装置であって、
前記フィルム製造装置は、前記出口とその下方の前記冷却ロールの間の空間に流体を提供する流体提供部をさらに備え、
前記流体提供部は少なくとも流体チャンバーを備え、該流体チャンバーは流路とその周囲の筒部から構成されており、
前記流体チャンバーは、その筒部の端面の一部が前記空間に対向しながら、冷却ロールと隙間を置いて配設されており、
前記流路から吐出された流体は、前記隙間を流れ、前記空間内に存在する溶融樹脂と前記筒部の端面の一部の間を流れて該空間内に存在する溶融樹脂に流体圧を付与するとともに、冷却ロールで引取られた溶融樹脂を冷却ロールに押圧するものであり、
前記流体圧の付与は、前記空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に流体圧を付与させるものであり、かつ、該流体圧は、出口から下方に押出された溶融樹脂が前記空間内で鉛直方向に延びるような流体圧に調整されているフィルム製造装置。
【請求項２】
前記流体チャンバーの筒部の端面の一部に流体連通する別途の流路が該筒部に開設されており、
前記別途の流路を介して前記筒部の端面の一部から流体が吐出され、前記空間内に存在する溶融樹脂に直接的に前記流体圧を付与する請求項１に記載のフィルム製造装置。
【請求項３】
ダイに開設された出口から下方に押出された溶融樹脂を該出口の下方に位置して回転する冷却ロールで引取り、冷却ロールで溶融樹脂を冷却および固化してフィルムを製造するフィルム製造装置であって、
前記フィルム製造装置は、前記出口とその下方の前記冷却ロールの間の空間に流体を提供する流体提供部をさらに備え、
前記流体提供部は少なくとも流体チャンバーを備え、該流体チャンバーは流路とその周囲の筒部から構成されており、
前記流体チャンバーは、その流路が前記空間に対向しながら、冷却ロールと隙間を置いて配設されており、
前記流路から吐出された流体は、前記空間内に存在する溶融樹脂に直接的に流体圧を付与するものであり、
前記流体圧の付与は、前記空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に流体圧を付与させるものであり、かつ、該流体圧は、出口から下方に押出された溶融樹脂が前記空間内で鉛直方向に延びるような流体圧に調整されているフィルム製造装置。
【請求項４】
前記空間内に存在する溶融樹脂の長さが最短となるように前記流体の流体圧が制御されている請求項１〜３のいずれかに記載のフィルム製造装置。
【請求項５】
前記空間内に存在する溶融樹脂の長さが１５ｍｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載のフィルム製造装置。
【請求項６】
ダイに開設された出口から下方に押出された溶融樹脂を該出口の下方に位置して回転する冷却ロールで引取り、冷却ロールで溶融樹脂を冷却および固化してフィルムを製造するフィルム製造方法であって、
流路とその周囲の筒部から構成された流体チャンバーを、その筒部の端面の一部が前記出口とその下方の前記冷却ロールの間の空間に対向するようにして、冷却ロールと隙間を置いて配設しておき、
前記流路から吐出された流体を前記隙間に流し、該流体を前記空間内に存在する溶融樹脂と前記筒部の端面の一部の間に流し、該流体によって該空間内に存在する溶融樹脂に流体圧を付与させるとともに前記冷却ロールで引取られた溶融樹脂を該冷却ロールに押圧させ、
前記空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に前記流体圧を付与させながら冷却ロールによる溶融樹脂の引取りをおこなうものであり、
前記流体圧を、出口から下方に押出された溶融樹脂が前記空間内で鉛直方向に延びるような流体圧に調整するフィルム製造方法。
【請求項７】
前記流体チャンバーの筒部の端面の一部に流体連通する別途の流路が該筒部に開設されていて、該別途の流路を介して前記筒部の端面の一部から流体を吐出し、前記空間内に存在する溶融樹脂に直接的に前記流体圧を付与する請求項６に記載のフィルム製造方法。
【請求項８】
ダイに開設された出口から下方に押出された溶融樹脂を該出口の下方に位置して回転する冷却ロールで引取り、冷却ロールで溶融樹脂を冷却および固化してフィルムを製造するフィルム製造方法であって、
流路とその周囲の筒部から構成された流体チャンバーを、その流路が前記出口とその下方の前記冷却ロールの間の空間に対向するようにして、冷却ロールと隙間を置いて配設しておき、
前記流路から吐出された流体により、前記空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に直接的に流体圧を付与させながら、冷却ロールによる溶融樹脂の引取りをおこなうものであり、
前記流体圧を、出口から下方に押出された溶融樹脂が前記空間内で鉛直方向に延びるような流体圧に調整するフィルム製造方法。
【請求項９】
前記空間内に存在する溶融樹脂の長さが最短となるように前記流体の流体圧を制御する請求項６〜８のいずれかに記載のフィルム製造方法。
【請求項１０】
前記空間内に存在する溶融樹脂の長さが１５ｍｍ以下である請求項６〜９のいずれかに記載のフィルム製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂を溶融してダイから押出し、冷却ロールで引取りながらフィルムを製造するフィルム製造装置と製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイもしくは金型の出口から押出された溶融樹脂は、その下方の冷却ロールに接地するまでの空間（エアギャップ）において自由表面でその形が形成される伸長流動変形を受けることが一般に知られている。そして、この伸長流動変形の際には、溶融樹脂がネックインと呼ばれる、幅が狭くなる挙動を示すことが往々にしてある。
【０００３】
このネックインによってフィルムの端部は中央部に比して相対的に厚くなってしまうことから、フィルムの両端部の相対的に厚い領域をキャスティング後にトリム除去して最終製品としてのフィルムの巻き取りがおこなわれる。このことから、ネックインの大きなフィルムの幅は自ずと狭くなってしまい、トリム除去される樹脂量が増加することから原材料樹脂の無駄が多くなってしまい、樹脂の利用効率の低下の原因となっている。
【０００４】
上記する溶融樹脂のネックインについてより詳細に説明するに、このネックインは、ダイの出口から押出された溶融樹脂が冷却ロールに接地し、冷却されて固化されるまでの間で発生する。厳密には、このネックインの発生は以下のような、溶融樹脂の流動形態の相違に起因するものである。
【０００５】
すなわち、溶融樹脂の流動形態は、幅固定された部分であるフィルムの中央部(製品となる部分)が平面伸長流動となり、その長手方向のみならずその幅方向にも力が作用する。
【０００６】
一方、フィルムの両端部の流動形態は自由に縮む一軸伸長流動となるが、これに加えて、フィルム中央部の平面伸長流動のうちの幅方向への流動による力を受けてネックインが生じる。このネックインの発生によって、フィルムの幅方向で厚みの分布が生じてしまい、その両端部が自由に縮むことによって該両端部では厚くなる部分が発生してしまう。
【０００７】
さらに、フィルムの両端部は、その一軸伸長流動と中央部の平面伸長流動の境界におい
て、双方からの圧力を受けて薄くなってしまうこともある。
【０００８】
従来のフィルム製造方法で得られたフィルムにおいては、このフィルム両端部の厚みの
凹凸部分をトリム除去した幅寸法が最大製品幅となっていたために、既述するように樹脂
の利用効率が悪いという課題があった。なお、このネックインの量は溶融樹脂がダイの出
口から冷却ロールへ接地する非拘束な状態が長いと大きくなる傾向を示し、冷却ロール上
において固化が完了するまでその量は増加する傾向にある。
【０００９】
このように、ネックインはダイの出口から冷却ロールまでの空間距離、すなわちエアギャップの長さを短くすることで減少させることができるものの、ダイの出口の先端形状や冷却ロールの配置態様等を鑑みるに、この空間距離の短縮には幾何学上の限界がある。
【００１０】
そこで、図９ａで示すように、押出機Ｅに通じるダイＤの出口Ｄ’を冷却ロールＣＲの頂点の上方に配置すれば、出口Ｄ’と冷却ロールＣＲの間の空間距離：ｔ１を短くすることができる。すなわち、同図の二点鎖線で示すように、それ以外の配設形態でダイＤが配設された場合の空間距離：ｔ２に比して短い空間距離：ｔ１となるのである。
【００１１】
しかし、フィルムを成形するに当たり、図９ｂで示すように、冷却ロールＣＲの回転方向（Ｘ１方向）へ溶融樹脂が引き取られるために、言い換えれば、冷却ロールＣＲの接線方向で引取ろうとする張力によって、溶融樹脂が鉛直下方から回転方向に傾斜した斜め方向で引き取られるために、実際の溶融樹脂のエアギャップ内における長さ（空間距離：ｔ３）は上記する空間距離：ｔ１に比して大幅に長くなるのである。さらに、このように斜め方向に溶融樹脂が引っ張られることでダイの出口にいわゆるメヤニ（樹脂付着物）が付着し易くなってしまい、また、フィルム表面にはスジ状の欠けが発生して品質上の問題となってしまう。このｔ１をさらに短く設定すると、溶融樹脂は鉛直下方に対して直交する方向に引き取られる形態に近づくことになるが、この場合にはスエルした溶融樹脂がダイ出口に接触してしまい、フィルム製造ができなくなるといった問題が生じ易くなる。なお、同図において、溶融樹脂が冷却固化されてできたフィルムＲは巻取ロールＭＲで巻取られることになる。
【００１２】
上記するネックインを抑制する技術として、冷却ロールに接地した溶融樹脂の両端をエアノズルで押える、もしくは静電荷によるクーロン力を利用してその両端部を冷却ロールの表面に拘束する、もしくはそれらを併用する技術が特許文献１に開示されている。
【００１３】
しかし、この技術は、溶融樹脂が冷却ロールに接地した後にネックインを抑制するものであることから、実際には高いネックイン抑制効果を期待し難いものであり、上記するように、ダイの出口と冷却ロールの間の空間距離を可及的に短くした場合のネックイン抑制効果に比して格段に劣るものである。
【００１４】
また、冷却ロールに接地した溶融樹脂が冷却固化されるロール面が不均一な場合に、成形されたフィルムに局所的な歪みや伸び量のばらつきや厚みの分布が生じてしまい、さらには樹脂の配向分布も悪化してしまう。さらに、エアムラと呼ばれるロール表面粗度のばらつきに起因してフィルムに外観ムラが生じることもある。これらの問題は、溶融樹脂と冷却ロールの密着力を高めることにより、その厚み分布等のフィルムの特性を均一化することで解消できる。
【００１５】
この溶融樹脂と冷却ロールの密着力を高めることに関し、静電荷を利用して双方の密着力を高める技術が特許文献２に開示されている。この技術は、静電荷を印加する際にワイヤー状の電極を使用するものであるが、ダイ出口近傍に電極を設置した場合に、ダイ側への放電が発生してしまうことから高いエアギャップ短縮効果を期待することはできない。また、密着力を確保するために溶融樹脂と電極間の距離を狭くしたり、あるいは電圧を高くするといった方策があるが、これらを実施した場合にはフィルムに放電跡が残る可能性があり、運転条件の設定も難しいという課題がある。さらに、フィルムの成形に当たって帯電可能な樹脂の使用を前提とするものであることから、使用樹脂材料が大幅に制限されてしまうという課題を有している。
【００１６】
また、エア圧を利用して、溶融樹脂と冷却ロールの間の密着力を向上させる技術が特許文献３に開示されている。より具体的には、エアノズルを利用してエア動圧を樹脂に直接衝突させるものであるが、このようにエア動圧を樹脂に直接衝突させることによって金型側へのエアのもれ量が多くなってしまい、膜揺れと呼ばれる溶融樹脂の振動が生じたり、冷却された金型に対して全体的に均一なフィルムを得るために極めて困難な運転調整が余儀なくされる。
【００１７】
また、特許文献４で開示されるように、負圧を形成したサクションチャンバーによって溶融樹脂と冷却ロール間のエアの巻込みを防止し、双方の密着力を確保する技術も存在する。
【００１８】
さらにエアチャンバーを利用した技術が特許文献５，６に開示されているが、これらの技術は膜揺れを防止するために金型側へのエアの漏れを防止することを目的としたものであり、積極的に金型側へエア層を形成するものではない。またこれらのエアチャンバーは、その圧力が高くなるとその効果が大きくなるものの、実際には圧力上昇に伴って金型側へ漏れるエア量が増加することから、これがエアギャップ中の溶融樹脂の膜揺れの原因となり、チャンバーの加圧条件が制約されてしまう。
【００１９】
以上より、ダイの出口から押し出されて冷却ロールの表面に接地するまでの溶融樹脂の長さ（空間距離）を可及的に短くすることによって、高いネックイン抑制効果を奏することのできる技術の開発が当該技術分野において切望されている。
【００２０】
さらに、溶融樹脂の膜揺れを抑制しながら、該溶融樹脂と冷却ロールの間の高い密着力を確保してその冷却固化を速やかに実施することにより、厚み分布等のフィルムの特性が全体的に均一化されたフィルムを製造することのできる技術の開発が切望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００６−２７１３３号公報
【特許文献２】特開平１１−５８４９８号公報
【特許文献３】特開昭４１−１９７０６号公報
【特許文献４】特開２００２−１７８３８９号公報
【特許文献５】特開平８−２５８１１７号公報
【特許文献６】特開２０００−２５４９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、ダイの出口から押し出されて冷却ロールの表面に接地するまでの溶融樹脂の長さを可及的に短くすることによってネックインを効果的に抑制することのできるフィルム製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記目的を達成すべく、本発明によるフィルム製造装置は、ダイに開設された出口から下方に押出された溶融樹脂を該出口の下方に位置して回転する冷却ロールで引取り、冷却ロールで溶融樹脂を冷却および固化してフィルムを製造するフィルム製造装置であって、前記フィルム製造装置は、前記出口とその下方の前記冷却ロールの間の空間に流体を提供する流体提供部をさらに備え、前記空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に流体圧を付与させるようになっているものである。
【００２４】
本発明の製造装置は、ダイの出口とその下方に位置する冷却ロールの間の空間（エアギャップ）に圧力エア等の流体を提供する流体提供部を備えたものであり、出口から押出されて回転する冷却ロールに接地した溶融樹脂がこの冷却ロールの回転方向に引っ張られてたとえば斜め方向に変形しようとするのを、空間に提供された流体の圧力によって押し戻すことにより、溶融樹脂の空間内における長さを可及的に短くできるようにした装置である。
【００２５】
ダイの出口と冷却ロールの相対位置は特に限定されるものではなく、図９ａで示すように冷却ロールの頂点上方に出口が配設されていてもよいし、同図の２点鎖線で示すように、頂点上方から冷却ロールの回転方向側に偏った位置に出口が配設されていてもよい。
【００２６】
ダイの出口と冷却ロールの相対位置関係がいずれの態様であっても、流体提供部から提供される流体の圧力が、回転する冷却ロールによって引っ張られて変形する溶融樹脂に対してこの変形を押し戻す方向に作用するように流体提供部が配設されていればよい。
【００２７】
たとえば冷却ロールの回転方向に斜め方向に延びて長くなろうとする空間内の溶融樹脂が流体の圧力によって押し戻されることによって非拘束で伸長する溶融樹脂の長さを可及的に短くすることができ、これが冷却ロール表面で冷却固化される際のネックインを効果的に抑制することに繋がる。したがって、成形されたフィルム端部（耳部）のトリム代の削減やトリムレス化を図ることができ、使用樹脂の廃棄量の削減、言い換えれば使用樹脂の使用効率の向上を図ることができるものである。
ここで、流体提供部の形態として以下の形態を挙げることができる。
【００２８】
その一つの形態は、流体提供部が少なくとも流体チャンバーを備え、該流体チャンバーは流路とその周囲の筒部から構成されており、流体チャンバーは、その筒部の端面の一部が前記空間に対向しながら、冷却ロールと隙間を置いて配設されており、前記流路から吐出された流体が前記隙間を流れ、前記空間内に存在する溶融樹脂と前記筒部の端面の一部の間を流れて該空間内に存在する溶融樹脂に前記流体圧を付与させるものである。
【００２９】
この形態の流体提供部においては、エアチャンバー等の流体チャンバーを構成する筒部がたとえば矩形枠状の端面を具備する場合に、この矩形枠状の上方領域が上記する「筒部の端面の一部」となって上記する出口と冷却ロールの間の空間に対向する。そして、流体チャンバーの流路から吐出された流体が該流体チャンバーと冷却ロールの間の隙間を上方に流れ、さらに流体チャンバーの端面の一部を上方に流れる過程で、冷却ロールの回転方向に変形しようとする溶融樹脂に流体圧を付与することによって出口から冷却ロールに提供される溶融樹脂を継続して押し戻し、溶融樹脂の空間内における長さを可及的に短くすることができる。
【００３０】
なお、上記する隙間の厚みを調整することで、この隙間を流れる流体に対する流路抵抗を大きくすることができ、エアの流量が絞られ、かつ流れるエアがその流れ方向に沿って整流を成すことで空間内の溶融樹脂の膜揺れを防止することにも繋がる。
【００３１】
また、流体提供部の他の形態として、流体チャンバーの筒部の端面の一部に流体連通する別途の流路が開設され、この別途の流路を介して筒部の端面の一部から流体が吐出され、空間内に存在する溶融樹脂に直接的に流体圧を付与する形態などであってもよい。この形態の流体提供部によれば、より一層安定的に空間内の溶融樹脂へ流体圧を付与することが可能となる。
【００３２】
また、この形態の流体提供部では、流路から吐出された流体が、冷却ロールで引取られた溶融樹脂を冷却ロールに押圧することにより、溶融樹脂が冷却ロールで冷却固化される初期の段階（溶融樹脂が冷却ロールに接地してからの初期段階）で双方の高い密着を促進して、溶融樹脂の速やかな冷却固化を図ることが可能となる。
【００３３】
このことは、押出された溶融樹脂の幅と同程度の幅を有するフィルムの製造を保証することをも意味している。これは、ダイの出口から押し出された溶融樹脂の伸長流動形態をほぼ全幅に亘って既述する平面伸長流動とできることによるものである。また、流体チャンバーから提供される流体によって溶融樹脂を冷却ロールに速やかに押し付け、密着させて冷却固化することで既述するネックイン抑制効果をさらに高めることにも繋がる。
【００３４】
また、流体提供部の他の形態は、流体提供部が少なくとも流体チャンバーを備え、該流体チャンバーは流路とその周囲の筒部から構成されており、流体チャンバーは、その流路が前記空間に対向しながら、冷却ロールと隙間を置いて配設されており、前記流路から吐出された流体が空間内に存在する溶融樹脂に直接的に前記流体圧を付与するものである。
【００３５】
この形態の流体提供部は、流体が吐出される流路が出口と冷却チャンバーの間の空間に直接対向するものであり、ダイの出口から下方に押し出された溶融樹脂に流体を直接的に提供して流体圧を付与するものである。
【００３６】
上記するいずれの形態の流体提供部であっても、前記空間内に存在する溶融樹脂の長さが最短となるように前記流体の流体圧が制御されているのが望ましい。
【００３７】
たとえばフィルム成形に先んじて、空間内における溶融樹脂の長さが最も短くなる流体圧を予め求めておき、溶融樹脂に設定された流体圧を付与する流体を提供することで、極めて高いネックイン抑制効果を奏することができる。
【００３８】
なお、冷却ロールの頂点上方にダイの出口が配設されている形態においては、溶融樹脂が鉛直下方に延びるように流体圧が調整されていることで空間内における溶融樹脂の長さを最も短くすることができる。また、頂点上方から冷却ロールの回転方向側に偏った位置にダイの出口が配設されている形態においては、この回転方向と逆の方向に溶融樹脂を押し戻して傾斜するように変形させることにより、空間内における溶融樹脂の長さを最も短くすることができる。このように、ダイの出口と冷却ロールの相対的な配設位置関係によって、空間内における溶融樹脂の最短長さを規定する該溶融樹脂の空間内における延設形態は相違する。
【００３９】
そして、本発明者等の経験則によれば、空間内における溶融樹脂の長さを１５ｍｍ以下に調整することにより、高いネックイン抑制効果が得られることが分かっている。
【００４０】
さらに、本発明はフィルムの製造方法にも及ぶものであり、この製造方法は、ダイに開設された出口から下方に押出された溶融樹脂を該出口の下方に位置して回転する冷却ロールで引取り、冷却ロールで溶融樹脂を冷却および固化してフィルムを製造するフィルム製造方法であって、前記出口とその下方の前記冷却ロールの間の空間に流体を提供し、前記空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に流体圧を付与させながら冷却ロールによる溶融樹脂の引取りをおこなうものである。
【００４１】
上記する製造方法においては、流路とその周囲の筒部から構成された既述する流体チャンバーを適用し、その筒部の端面の一部が前記空間に対向するようにして、冷却ロールと隙間を置いてこれを配設しておき、流路から吐出された流体を前記隙間に流し、該流体が、前記空間内に存在する溶融樹脂と前記筒部の端面の一部の間を流れて該空間内に存在する溶融樹脂に前記流体圧を付与するようにしてもよい。また、筒部に開設された別途の流路を介して筒部の端面の一部から流体を空間内へ吐出し、空間内の溶融樹脂へ流体圧を直接的に付与するようにしてもよい。
【００４２】
また、流路とその周囲の筒部から構成された流体チャンバーを適用し、その流路が前記空間に対向するようにして、冷却ロールと隙間を置いて配設しておき、流路から吐出された流体が、前記空間内に存在する溶融樹脂に直接的に前記流体圧を付与するようにしてもよい。
【００４３】
さらに、空間内に存在する溶融樹脂の長さが最短となるように前記流体の流体圧を制御するのが望ましく、空間内に存在する溶融樹脂の長さが１５ｍｍ以下となるようにダイの出口と冷却ロールの間の空間の調整や流体圧の調整をおこなうのが望ましい。
【発明の効果】
【００４４】
以上の説明から理解できるように、本発明のフィルム製造装置と製造方法によれば、フィルム製造装置がダイの出口とその下方の冷却ロールの間の空間に流体を提供する流体提供部をさらに備え、この空間内に存在する溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に変位して引取られようとするのを押し戻す方向に流体圧を付与させるようになっていることで、空間内に存在する溶融樹脂の長さを可及的に短くすることができ、高いネックイン抑制効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のフィルム製造装置の一実施の形態を示した模式図である。
【図２】図１のII部を拡大してダイの出口と冷却ロールの間の空間と流体提供部の一実施の形態を示した図であって、ダイの出口と冷却ロールの間の空間の溶融樹脂の変形を押し戻す方向に流体圧が作用している状態を説明した図である。
【図３】ダイの出口と冷却ロールの間の空間の溶融樹脂の変形が押し戻されない場合の溶融樹脂の延設態様と、溶融樹脂の空間長さが最も短くなる場合の溶融樹脂の延設態様を説明した図である。
【図４】他の実施の形態の流体提供部を具備する製造装置を説明した図である。
【図５】さらに他の実施の形態の流体提供部を具備する製造装置を説明した図である。
【図６】成形されたフィルムの幅方向の厚み分布および長手方向（冷却ロールによる搬送方向）の厚み分布を測定した実験において使用した、従来のフィルム製造装置を説明した模式図である。
【図７】（ａ）は本発明の製造装置によって製造されたフィルムの幅方向の厚み分布に関する測定結果を示す図であり、（ｂ）は従来の製造装置によって製造されたフィルムの幅方向の厚み分布に関する測定結果を示す図である。
【図８】（ａ）は本発明の製造装置によって製造されたフィルムの長手方向の厚み分布に関する測定結果を示す図であり、（ｂ）は従来の製造装置によって製造されたフィルムの長手方向の厚み分布に関する測定結果を示す図である。
【図９】（ａ）はダイの出口と冷却ロールの相対的な配設位置関係によって双方の間の空間距離が相違することを説明した図であり、（ｂ）は冷却ロールの鉛直上方にダイの出口が配設されている製造装置において、冷却ロールの回転による引っ張りによって空間内の溶融樹脂の長さが長くなることを説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、図面を参照して本発明のフィルムの製造装置と製造方法を説明する。
図１は、本発明のフィルム製造装置の一実施の形態を示した模式図であり、図２は、図１のII部を拡大してダイの出口と冷却ロールの間の空間と流体提供部の一実施の形態を示した図であって、ダイの出口と冷却ロールの間の空間の溶融樹脂の変形を押し戻す方向に流体圧が作用している状態を説明した図である。
【００４７】
図示する製造装置１０は、溶融樹脂を押出す押出機２と、この押出機２に連通して所定幅の出口１ａを具備するダイ１と、ダイ１の下方に位置して所定の回転数で回転自在（Ｘ１方向）な冷却ロール３と、出口１ａから押出された（Ｚ方向）溶融樹脂ｒに対して流体を提供する流体提供部７と、冷却ロール３で溶融樹脂ｒが冷却固化されてできるフィルムＲを巻き取る（Ｘ２方向）巻取ロール４とから大略構成されている。
【００４８】
流体提供部７は、圧力エアを形成するコンプレッサ６と圧力エアを提供するエアチャンバー５から構成されている。
【００４９】
エアチャンバー５は、図２ｂで示すように矩形枠状の筒部５ａと中央の流路５ｂから構成されており、図２ａで示すように、その冷却ロール３側の端面の下方は冷却ロール３と相補的形状を呈し、その上方は湾曲部５ａ２と鉛直面を成す平面部５ａ１を備えている。
【００５０】
そして、連続する湾曲部５ａ２と平面部５ａ１は、ダイ１の出口１ａから下方へ押し出された溶融樹脂ｒが冷却ロール３に接地するまでの空間Ｋに対向している。
【００５１】
コンプレッサ６で生成された圧力エアｆｄは、流路５ｂから冷却ロール３表面の溶融樹脂ｒに提供され、ここで、流体圧ｐを溶融樹脂ｒに付与しながら、溶融樹脂ｒとエアチャンバー５の間の隙間Ｓを上方に流れていく。
【００５２】
上方に流れる圧力エアｆｄは、その流れる過程で出口１ａから下方の空間Ｋ内に延びる溶融樹脂ｒへ流体圧ｐを付与しながら湾曲部５ａ２と平面部５ａ１に沿って上方へ流れ、ダイ１とエアチャンバー５の隙間から流れ出ていく（流出エアｆｄ１）。
【００５３】
ここで、圧力エアｆｄによる流体圧ｐは、出口１ａから押出されて回転する冷却ロール３に接地する溶融樹脂ｒが、この空間Ｋ内で図示のごとく鉛直方向に延びるような流体圧に調整されており、この場合の空間Ｋ内における溶融樹脂ｒの長さ（空間長さ）はｓ１である。
【００５４】
仮にこの圧力エアによる流体圧が空間Ｋ内の溶融樹脂ｒに付与されない場合は、図３で実線で示すように冷却ロール３の回転によってこの回転方向に引っ張られて斜めに変位する溶融樹脂ｒ’のように空間Ｋ内で延びてしまい、溶融樹脂ｒ’の空間Ｋ内における長さはｓ２となって、長さｓ１に比して格段に長くなってしまう。
【００５５】
この空間Ｋ内における溶融樹脂ｒが冷却ロール３から受ける引っ張りによって回転方向へ変位しようとするのに対して、図示するように流体圧ｐがこの変位を押し戻す方向に溶融樹脂ｒに作用することで、空間Ｋ内における空間長さの短い溶融樹脂ｒを形成することができ、高いネックイン抑制効果を奏することが可能となる。
【００５６】
ここで、流体圧ｐの調整に関しては、図示する出口１ａと冷却ロール３の相対的な配設位置関係において、冷却ロール３の所定の回転数条件および溶融樹脂の所定の押出し速度条件の下で空間Ｋ内で鉛直方向に延びる溶融樹脂ｒが形成されるための流体圧を予め求めておくのがよい。そして、求められた流体圧ｐを溶融樹脂ｒに常時提供しながら、所定の押出し速度での溶融樹脂の押出しと、所定回転数での冷却ロール３の回転によって抑制溶融樹脂の冷却固化を継続し、溶融樹脂ｒが冷却固化されてできるフィルムＲを巻取りロール４で巻き取ることによってネックインが抑制されたフィルムＲを製造することができる。
【００５７】
なお、流体圧ｐや冷却ロール３の回転速度、溶融樹脂の押出し速度等の調整は、不図示の制御用コンピュータによって調整することができる。また、必要に応じて空間Ｋ内における溶融樹脂の延設姿勢（鉛直方向など）を視認できるＣＣＤカメラやビデオカメラを図示する装置が備えていてもよく、たとえば所定の回転数で冷却ロールを回転させ、所定の押出し速度で溶融樹脂が押出された際の空間内における溶融樹脂の延設姿勢をビデオカメラ等でモニタリングし、たとえばこのモニタ画像を視認しながら、空間内における溶融樹脂の延設姿勢が所望の姿勢となるように圧力エアの流体圧を調整することもできる。
【００５８】
ところで、図２ａにおける鉛直方向に延びる空間Ｋ内の溶融樹脂ｒの空間長さｓ１は、同図の条件において形成され得る最も短い空間長さではない。
【００５９】
すなわち、図３で示すように、上記する鉛直方向よりも若干回転方向後方に傾斜した方向に延びる２点鎖線で示す溶融樹脂ｒ”が最も空間長さの短いものとなることから（空間長さｓ１’）、このような溶融樹脂ｒ”を形成するような流体圧を提供しながらフィルムを製造することにより、より一層高いネックイン抑制効果を奏することができる。
【００６０】
なお、溶融樹脂ｒ”を形成する場合には、筒部の端面の形状を溶融樹脂ｒ”に沿った形状にする必要がある。また、ダイの出口にメヤニが付着するのを防止するために、空間内における溶融樹脂の延設形態はダイの出口から冷却ロールにかけて鉛直下方に対して水平な方向に延びた形態であるのが望ましい。すなわち、図３における２点鎖線で示す溶融樹脂ｒ”の形態は、上記するネックイン抑制効果とダイの出口の汚れの度合いによって選択されることになる。
【００６１】
また、エアチャンバー５から提供される圧力流体ｆｄによる流体圧ｐによって溶融樹脂ｒを冷却ロール３に速やかに押し付けて密着させ、冷却固化することにより、押出された溶融樹脂ｒの幅と同程度の幅を有するフィルムの製造を保証することができる。
【００６２】
ここで、フィルム成形用の樹脂材料は特に限定されるものではないが、たとえば、加熱によって流動性を呈する熱可塑性樹脂樹である、ポリオレフィンやポリエステル、ポリアミドやそれらの変性体、混合体などを適用できる。
【００６３】
図４は、他の実施の形態の流体提供部を具備する製造装置を説明した図である。図示する製造装置１０Ａは、筒部５a’の肉厚内部に流路５ｂとは別途の流路５ｂ’が開設されたエアチャンバー５Ａを具備するものである。このエアチャンバー５Ａは、流路５ｂからの圧力エアｆｄの吐出に加えて、エアチャンバー５Ａを構成する筒部５a’の端部の平面部５ａ’１、湾曲部５ａ’２から直接的に溶融樹脂ｒへ圧力エアｆｄ’を付与するようになっており、この点が図２で示すエアチャンバー５と相違している。
【００６４】
流路５ｂ’から提供される圧力エアｆｄ’による流体圧ｐ’は、エアチャンバー５から吐出される圧力エアｆｄによる流体圧ｐと同様に溶融樹脂ｒが冷却ロール３から受ける引っ張りによって回転方向へ変位しようとするのに対して、変位を押し戻す方向に直接的に作用する圧力である。
【００６５】
なお、流路５ｂ’から吐出される圧力エアｆｄ’が直接的に溶融樹脂ｒへ作用することから、流路５ｂ’が開設される筒部５ａ’は多孔質材料などの管路抵抗の大きな素材から形成されるのが望ましい。
【００６６】
図５は、さらに他の実施の形態の流体提供部を具備する製造装置を説明した図である。なお、巻取ロールやコンプレッサ等の図示を省略している。図示する製造装置１０Ｂの流体提供部を構成するエアチャンバー５Ｂは、筒部５ｃとこれに開設された複数の流路５ｄとから構成されており、複数の流路５ｄが出口１ａと冷却ロール３の間の空間Ｋに対向している。
【００６７】
流路５ｄが空間Ｋに対向していることで、出口１ａから押出された溶融樹脂ｒに対して圧力エアｆｄ’が直接提供され、直接的に流体圧ｐ’が溶融樹脂ｒに付与されて図示のごとき鉛直方向に延びるように押し戻された溶融樹脂ｒを形成することができる。
【００６８】
[成形されたフィルムの幅方向の厚み分布および長手方向（冷却ロールによる搬送方向）の厚み分布を測定した実験とその結果]
本発明者等は、図１，２で示す本発明の製造装置と、図６で示す従来の製造装置を使用して実施例および比較例のフィルムを製造し、双方のフィルムの幅方向の厚み分布と長手方向（冷却ロールによる搬送方向）の厚み分布を測定する実験をおこなった。
【００６９】
まず、図６を参照して本実験で使用した従来の製造装置を概説すると、この製造装置は、冷却ムラを防止するためのエアチャンバー８とサクションチャンバー８’を備え、冷却ロール３上での幅縮を防止するためにフィルム端部を拘束するエアノズル９とエッジピンニング９’を備えたものである。
【００７０】
本実験では樹脂材料としてイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート(イソフタル酸１５ｍｏｌ％)を使用した。また、押出機はφ６５ｍｍの二軸押出機を、ダイは１５００ｍｍ幅で単層コートハンガーのＴダイを使用し、冷却ロールはφ６００ｍｍのものを使用した。また、溶融樹脂の押出量を１００ｋｇ／ｈｒ、押出温度は２６０℃とし、冷却ロール温度を４０℃とした。
【００７１】
エアチャンバーの幅はダイの幅以上の大きさに設定される必要があることから、１５３０ｍｍのものを使用し、エアチャンバーの内圧を５０００Ｐａとした。そして、圧力エアが浮上する図２における隙間Ｓを２ｍｍ以下とした（望ましくは０．５ｍｍ以下がよい）。この隙間Ｓの２ｍｍ以下（望ましくは０．５ｍｍ以下）という値は、ダイの出口から溶融樹脂がほぼ全幅で平面伸長していることでその両端部も厚くなることなく、薄くなっているために実現が容易となった値である。そして、実施例を含め、エアギャップの長さを短くすることや、溶融樹脂が冷却ロールへ接地した後の速やかな密着と冷却によるロール表面への該溶融樹脂の拘束により、フィルムのほぼ全幅が平面伸長流動形態によって成形されることが可能となっている。
【００７２】
なお、この厚み範囲で隙間の厚みを設定することで、この隙間を流れる流体に対する流路抵抗が大きくなり、エアの流量が絞られ、かつ流れるエアがその流れ方向に沿って整流を成すことで空間内の溶融樹脂が膜揺れしなくなる。
【００７３】
また、溶融樹脂の空間長さを１５ｍｍに設定した。これは、空間長さが１５ｍｍ以下に調整されていることでネックインの防止効果がより一層高まるという本発明者等の経験則によるものである。また溶融樹脂の非接触搬送面を形成する湾曲部の曲半径は５ｍｍとした。この曲半径部は溶融樹脂を押し戻すに際して最も高い圧力を要する部位となる。また、曲半径を小さくとることでエアギャップの長さは小さくできるが、より高い圧力が要求されることになる。
【００７４】
図６で示す従来の製造装置においては、ダイの出口と冷却ロール間の鉛直方向の空間長さは、実施例の空間長さと同じであった。ただし、比較例ではダイから押出された溶融樹脂が冷却ロールの回転方向に引き取られ、実際のエアギャップは約３０ｍｍとなっている。また、エアチャンバー８とサクションチャンバー８’は膜揺れの発生を防止するためにそれぞれ５０Ｐａ、−１５Ｐａに設定し、エッジピンニング９’の出力は１２ｋＶ，０．１５ｍＡとした。
【００７５】
図７ａは実施例のフィルム、図７ｂは比較例のフィルムそれぞれの幅方向の厚み分布に関する測定結果を示しており、図８ａは実施例のフィルム、図８ｂは比較例のフィルムそれぞれの長手方向の厚み分布に関する測定結果を示している。なお、実施例、比較例に関する図示の厚み分布データに関しては、フィルムの成形速度が３０ｍｐｍ、厚みはおよそ３０μｍのものである。
【００７６】
図７ｂより、比較例のフィルムにおける平坦な部分はおよそ１２００ｍｍであり、概ねＴダイの幅から３００ｍｍを差し引いた値が製品幅となっている。なお、この比較例では、フィルム端部が拘束されているために一軸伸長流動する最エッジ部が厚くなっており、中央のフィルム製品部の平面伸長流動する領域との境界で薄くなる部分も確認できる。
【００７７】
一方、図７ａより、実施例のフィルムにおける平坦な部分はおよそ１４００ｍｍであり、概ねＴダイの幅から１００ｍｍを差し引いた値が製品幅となっている。なお、その最端部にはわずかにネックインが確認できるものの、ダイから押出された溶融樹脂はほぼ全幅に亘って平面伸長流動を呈しており、比較例に比して最大製品幅が大幅に広くなっている。
【００７８】
このように、本発明の製造装置や製造方法を適用することで同一幅のダイから製造されるフィルムの最大製品幅を大幅に増大することができ、エッジトリム代を大幅に削減することができる。そして、この効果はダイの出口と冷却ロールの間の空間長さの短縮に応じて大きくなるものである。さらに、溶融樹脂が冷却ロールへ接地した後の速やかな密着が実現していることで、その効果が大きくなっているものと考えられる。
【００７９】
また、図８ａ，ｂを比較することにより、実施例のフィルムの厚み変動は、比較例のフィルムに比して変動量が少なく、良好な結果となっている。このことより、エアチャンバーから提供された圧力エアの上方への流れによるエア流量が膜揺れを発生させない程度に絞られ、しかも、このエア流れに沿って整流が形成されていることが分かる。
【００８０】
また、ダイの出口と冷却ロールの間の空間長さをさらに短縮することで、非拘束で伸長する溶融樹脂の長さが短くなるために長手方向の厚み変動をさらに小さくすることができる。
【００８１】
上記する実験結果より、本発明の製造装置、製造方法で製造されたフィルムは、従来の製造装置、製造方法で製造されたものに比して、フィルムの厚みや配向、さらに外観のすべてにおいて均一性に優れたものとなっている。
【００８２】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８３】
１…ダイ、１ａ…出口、２…押出機、３…冷却ロール、４…巻取ロール、５、５Ａ、５Ｂ…エアチャンバー（流体チャンバー）、５ａ、５ａ’…筒部、５ａ１…平面部、５ａ２…湾曲部、５ｂ、５ｂ’…流路、６…コンプレッサ、７…流体提供部、１０，１０Ａ、１０Ｂ…製造装置、ｆｄ、ｆｄ’…流体、Ｋ…空間、ｐ、ｐ’…流体圧、ｒ、ｒ’、ｒ”…溶融樹脂、Ｒ…フィルム
【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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