(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の層及び前記第１の層上に積層される第２の層をそれぞれ形成する熱可塑性を有する樹脂材を溶融し、複数の押出機からそれぞれフラットダイに供給する第１工程と、
前記フラットダイの吐出口から、前記吐出口の幅方向における前記第１の層の両端部に前記第２の層を積層させながら前記樹脂材を吐出する第２工程と、を有し、
前記第１工程では、前記第２の層を形成する前記樹脂材の温度を、前記第１の層を形成する前記樹脂材の温度よりも２０℃以上高くする、フィルム製造方法。
【請求項２】
前記第２工程では、前記吐出口における、前記第２の層を形成する前記樹脂材の温度を、前記第１の層を形成する前記樹脂材の温度よりも１０℃以上高くする、請求項１に記載のフィルム製造方法。
【請求項３】
前記第２工程では、前記第２の層を形成する前記樹脂材の重量を、前記第１の層を形成する前記樹脂材の重量の１５％以上、２５％以下にする、請求項１または２に記載のフィルム製造方法。
【請求項４】
前記第１の層上に前記第２の層が積層されてなるフィルムから、前記第１の層上に前記第２の層が積層された部分を切断する第３工程を有し、
前記第１工程では、前記第１の層及び前記第２の層をそれぞれ形成する前記樹脂材を同一とし、前記第２の層を形成する前記樹脂材に、前記第３工程で切断された部分を溶融してなる樹脂材を混合させて、前記フラットダイに供給する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のフィルム製造方法。
【請求項５】
前記第１工程では、前記第３工程で切断された部分を溶融してなる樹脂材を、前記第２の層を形成する前記樹脂材の５０重量％以上に混合させて、前記フラットダイに供給する、請求項４に記載のフィルム製造方法。
【請求項６】
第１の層及び前記第１の層上に積層される第２の層をそれぞれ形成する熱可塑性を有する樹脂材を溶融して供給する複数の押出機と、
前記複数の押出機からそれぞれ供給された前記樹脂材を吐出する吐出口を有するフラットダイと、
前記複数の押出機から前記フラットダイにそれぞれ供給される前記樹脂材の温度を制御する制御部と、を備え、
前記フラットダイは、前記吐出口から、前記吐出口の幅方向における前記第１の層の両端部に前記第２の層を積層させながら前記樹脂材を吐出し、
前記制御部は、前記第２の層を形成する前記樹脂材の温度を、前記第１の層を形成する前記樹脂材の温度よりも２０℃以上高くする、フィルム製造装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記吐出口における、前記第２の層を形成する前記樹脂材の温度を、前記第１の層を形成する前記樹脂材の温度よりも１０℃以上高くする、請求項６に記載のフィルム製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融した樹脂材をフラットダイから吐出し、樹脂材を冷却、固化することでフィルムを形成するフィルム製造方法及びフィルム製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＰＰ（Casting Polypropylene film）の呼称で代表される高速無延伸フィルムの製造方法では、押出機において、固体樹脂材を溶融、可塑化した後、Ｔダイから溶融状態の樹脂材を押出し、樹脂材を成形ロールに接触させて冷却、固化し、成形されたフィルムの巻き取りを行う方法が一般的である。このフィルム製造方法において、Ｔダイの吐出口ギャップは、０．５ｍｍから２ｍｍ程度であることが多く、成形ロールによって冷却、固化した後、成形された最終フィルムの厚みが５０μｍ以下であることが一般的である。
図１０に、フィルムの製造工程において、Ｔダイから成形ロールまで移動する樹脂材の挙動の概略と各成形因子を説明するための模式図を示す。Ｔダイの吐出口ギャップｔdieと最終フィルム厚みｔfilmとの比（ｔdie／ｔfilm）は、ドラフト比と呼ばれている。このドラフト比が大きくなるほど、Ｔダイの吐出口から吐出された樹脂材が成形ロールの周面に接するまでの区間（「エアギャップ」という）において、樹脂材が引き出し方向へ大きく加速されることになる。吐出口ギャップｔdieと最終フィルム厚みｔfilm、及びエアギャップＬが定められた条件で、フィルムの成形速度を高めるためには、樹脂材の吐出量、つまりＴダイの吐出口からの吐出速度Ｖ0と、成形ロールの周速度Ｖ1［ｍｍ／ｓ］を高めることが必要である。図１０に示すエアギャップＬ［ｍｍ］の区間において、溶融した樹脂材が受ける引き出し方向への伸長速度Ｖｅは、下記式（１）によって求めることができる。フィルムの成形速度を高速化した場合には、伸長速度Ｖｅ[ｓ-1]もフィルムの成形速度に比例して高くなることになる。
【０００３】
【数１】
0005756552.tif 000002
樹脂材そのものの特性に関して、樹脂材は、高分子材料であるので、非常に長い鎖状の分子構造を有している。樹脂材は、種類に応じて、直鎖状の分子構造であったり、側鎖を有するものであったり、様々である。樹脂材では、分子量の大小も影響しており、流動状態において鎖状高分子が引き延ばされる際に、分子量が分子同士の絡み合いに大きな影響を与える。この分子同士の絡み合いの強さは、溶融した樹脂材の一軸伸長粘度の歪み硬化性として現れる。この歪み硬化性とは、一軸伸長粘度の測定装置を用いて測定した、歪み速度が一定のもとでの一軸伸長粘度の経時応答に関して、始めは線形的に増加していた伸長粘度が、あるときを境に線形領域よりも増加して非線形領域を有する特性を指している。その歪み硬化性の程度（粘度の上昇の大きさ）を数値化する方法として歪み硬化度λが知られている。歪み硬化度λの定義方法としては、例えば特許文献１や非特許文献１に記載されており、公知の技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２７０１１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】小山清人、高分子溶融体の伸長粘度に関する研究、日本レオロジー学会誌、1991、vol,19、No.4、p.174-180
【非特許文献２】石原英昭、柴谷未秋、池田航介、フィルムキャステイング工程における流動不安定性、日本レオロジー学会誌、2006、vol,34、No.1、p.3-8
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した無延伸フィルムの製造方法では、フィルムの成形速度の高速化が求められている。無延伸フィルムの製造方法における高速化の課題は、Ｔダイから吐出された樹脂材の幅が、エアギャップ領域において周期的に変化するドローレゾナンス現象と呼ばれる不安定現象が生じることにある。ドローレゾナンス現象が発生した場合、成形されたフィルムの中央部の厚みは安定しているものの、フィルムの幅方向における末端位置が幅方向に変動するので、フィルムの端部領域の厚みが不安定になる。ドローレゾナンス現象は、伸長粘度が低い樹脂材が所定のドラフト比以上になったときに発生することが知られており、例えば非特許文献２に記載されている。
図１０に示したように、Ｔダイの吐出口ギャップｔdie、成形されたフィルムの厚みｔfilm及びエアギャップＬが定められた条件、つまりドラフト比（ｔdie／ｔfilm）が一定の条件において、成形ロールＲの周速度Ｖ1が低いときにはフィルムの成形が安定している。しかしながら、成形ロールＲの周速度Ｖ1を高めたときにドローレゾナンス現象が発生し、成形されたフィルムの搬送中に、フィルムの幅方向の端部に破断が生じ、フィルムの成形を安定して行えなくなるケースが多い。このような不安定な成形を避けるために、フィルムの製造工程では、エアナイフやエアノズル、静電ピンニングなどの設備が併用されている。しかし、このような設備を用いた場合であっても、ドローレゾナンス現象そのものが解消されないので、フィルムの成形速度の高速化の限界値を飛躍的に高めることが困難である。
【０００７】
具体例として、ポリプロピレン樹脂を用いてフィルムを製造する場合において、ポリプロピレン樹脂は、高分子の絡み合いが生じにくいので、歪み硬化度λが低い。特に、無延伸フィルムを成形するために用いられる樹脂材は、分子量が比較的小さいので、一軸伸長粘度が歪み硬化性を示さずに線形領域を外れない傾向にある。このような樹脂材を用いてフィルムを製造する場合、成形したフィルムの強度や透明性を確保するために、Ｔダイから吐出する樹脂材の温度をなるべく低くして成形を行う場合が多い。しかし、樹脂材の温度が低い場合には、ドローレゾナンス現象を生じやすくなり、フィルムの成形速度を高めることが困難になる。一方で、樹脂材の温度を高めた場合、ドローレゾナンス現象が抑えられる傾向になるが、成形したフィルムの幅が狭くなるネックイン現象が顕著になり、フィルムの幅を一定に保つことが困難になる。
【０００８】
そこで、本発明は、ドローレゾナンス現象が生じることを防ぎ、フィルムの成形速度を高めることができるフィルム製造方法及びフィルム製造装置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】
【０００９】
上述した目的を達成するため、本発明に係るフィルム製造方法は、第１の層及び第１の層上に積層される第２の層をそれぞれ形成する熱可塑性を有する樹脂材を溶融し、複数の押出機からそれぞれフラットダイに供給する第１工程と、フラットダイの吐出口から、吐出口の幅方向における第１の層の両端部に第２の層を積層させながら樹脂材を吐出する第２工程と、を有する。第１工程では、第２の層を形成する樹脂材の温度を、第１の層を形成する樹脂材の温度よりも２０℃以上高くする。なお、吐出口の幅方向とは、スリット状の吐出口の長手方向を指している。
【００１０】
以上のような本発明に係るフィルム製造方法では、吐出口の幅方向における両端部に対応する、第１の層の両端部に、第１の層を形成する樹脂材よりも温度が２０℃以上高い樹脂材からなる第２の層が積層された状態で、樹脂材が吐出口から吐出される。吐出口の幅方向における両端部での樹脂材の温度が高くなることで、吐出口の両端部での樹脂材の粘度が低下する。これによって、吐出口の幅方向における両端部から吐出される樹脂材の吐出速度が、吐出口の幅方向における中央部から吐出される樹脂材の吐出速度よりも高められる。吐出口の両端部において、樹脂材の吐出速度が高められることによって樹脂材の吐出量が多くなり、吐出口の両端部でのドラフト比が、中央部でのドラフト比よりも小さくなる。これは、吐出口の両端部において、ドローレゾナンス現象が発生する限界のドラフト比（以下、限界ドラフト比と称する）が実質的に大きくされたことに相当し、ドローレゾナンス現象の発生が効果的に抑制される。
【００１１】
また、本発明に係るフィルム製造装置は、第１の層及び前記第１の層上に積層される第２の層をそれぞれ形成する熱可塑性を有する樹脂材を溶融して供給する複数の押出機と、複数の押出機からそれぞれ供給された樹脂材を吐出する吐出口を有するフラットダイと、複数の押出機からフラットダイにそれぞれ供給される樹脂材の温度を制御する制御部と、を備える。フラットダイは、吐出口から、吐出口の幅方向における前記第１の層の両端部に前記第２の層を積層させながら前記樹脂材を吐出する。制御部は、第２の層を形成する樹脂材の温度を、第１の層を形成する樹脂材の温度よりも２０℃以上高くする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ドローレゾナンス現象が生じることを防ぎ、フィルムの成形速度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態のフィルム製造方法で用いるフィルム製造装置を示す模式図である。
【図２】本実施形態で用いる樹脂材について、歪み速度１［ｓ-1］での一軸伸長粘度の測定データを、樹脂材の温度毎に示す図である。
【図３】本実施形態で用いる樹脂材について、歪み速度１０［ｓ-1］での一軸伸長粘度の測定データを、樹脂材の温度毎に示す図である。
【図４】本実施形態で用いる樹脂材について、歪み硬化度λを求めるための一軸伸長粘度の演算データを示す図である。
【図５】比較形態において、樹脂材の温度と限界ドラフト比との関係を示す図である。
【図６】本実施形態における第２の層を形成する樹脂材の温度と、限界ドラフト比との関係を示す図である。
【図７】本実施形態において、Ｔダイの吐出口の幅方向における樹脂材の温度分布を示す図である。
【図８】本実施形態において、Ｔダイの吐出口の幅方向における位置と、樹脂材の相対流速との関係を示す図である。
【図９】本実施形態において、第１の層を形成する樹脂材に対する第２の層を形成する樹脂材の重量の比率と、限界ドラフト比との関係を示す図である。
【図１０】フィルム製造工程において、Ｔダイから成形ロールまで移動する樹脂材の挙動の概略と各成形因子を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態のフィルム製造方法で用いるフィルム製造装置について説明する。図１に、本実施形態のフィルム製造方法で用いるフィルム製造装置の模式図を示す。
図１に示すように、実施形態のフィルム製造装置１は、フィルムの製品領域となる第１の層１１を形成するための樹脂材３ａを溶融して供給する第１の押出機６と、第１の層１１上に積層する第２の層１２を形成するための樹脂材３ｂを溶融して供給する第２の押出機７と、第１の押出機６及び第２の押出機７からそれぞれ供給された樹脂材３ａ、３ｂを吐出するスリット状の吐出口８ａを有するフラットダイであるＴダイ８と、を備えている。樹脂材３ａ、３ｂとしては、同一の熱可塑性を有する樹脂材が用いられているが、同一の樹脂材でなくてもよい。
また、フィルム製造装置１は、第１及び第２の押出機６、７からＴダイ８にそれぞれ供給される樹脂材３ａ、３ｂの温度を制御する制御部９を備えている。制御部９は、第１及び第２の押出機６，７のシリンダ内における各樹脂材３ａ、３ｂの温度、第１及び第２の押出機６、７とＴダイ８とを連結する複数の配管における各樹脂材３ａ、３ｂの温度を制御する。
【００１５】
第１の押出機６としては、口径がφ４０ｍｍの単軸押出機を用いた。第２の押出機７としては、口径がφ３５ｍｍの単軸押出機を用いた。Ｔダイ８の吐出口８ａの幅は、２７０ｍｍである。
第１及び第２の押出機６、７には、内部で樹脂材３ａ、３ｂが撹拌されるシリンダを加熱するヒータ、及びシリンダ内の樹脂材３ａ、３ｂの温度を検出する温度センサが設けられており、ヒータ及び温度センサが制御部９と電気的に接続されている。また、第１及び第２の押出機６、７とＴダイ８との間の各配管には、Ｔダイ８に供給される樹脂材３ａ、３ｂを加熱するヒータ、及び配管内の樹脂材３ａ、３ｂの温度を検出する温度センサが設けられており、ヒータ及び温度センサが制御部９と電気的に接続されている。制御部９は、各温度センサからの検出信号に基づいて、第１及び第２の押出機６、７のヒータ、及び配管のヒータを制御することによって、第１及び第２の押出機６、７内の樹脂材３ａ、３ｂの温度、及び配管内の樹脂材３ａ、３ｂの温度をそれぞれ制御する。
さらに、Ｔダイ８には、吐出口８ａの幅方向（スリット状の吐出口８ａの長手方向）における中央部、両端部に、吐出される樹脂材３ａ、３ｂの温度を検出する温度センサが設けられており、これらの温度センサが制御部９と電気的に接続されている。制御部９は、各温度センサからの検出信号に基づいて、第１及び第２の押出機６、７のヒータ、及び配管のヒータを制御することによって、吐出口８ａの幅方向における中央部、両端部から吐出される樹脂材３ａ、３ｂの温度を制御する。これによって、制御部９は、吐出口８ａにおける、第１の層１１を形成する樹脂材３ａの温度、及び第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの温度をそれぞれ制御する。
【００１６】
Ｔダイ８には、吐出口８ａの幅方向全体にわたって第１の層１１を形成する樹脂材３ａが第１の押出機６から供給されると共に、吐出口８ａの幅方向における両端部に、第１の層１１上に積層する第２の層１２を形成する樹脂材３ｂが、第２の押出機７から供給される。このとき、第２の押出機７は、制御部９によって、第１の押出機６からＴダイ８に供給される樹脂材３ａの温度よりも、第２の押出機７からＴダイ８に供給される樹脂材３ｂの温度が２０℃以上高くなるように制御されている。第１の押出機６及び第２の押出機７からＴダイ８にそれぞれ供給された樹脂材３ａ、３ｂは、Ｔダイ８の吐出口８ａの幅方向において、第１の層１１の両端部に第２の層１２がそれぞれ積層された状態で吐出口８ａから吐出される。
また、制御部９は、吐出口８ａに設けられた温度センサを用いて、吐出口８ａにおける、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの温度を、第１の層１１を形成する樹脂材３ａの温度よりも１０℃以上高くなるように制御する。
【００１７】
また、実施形態のフィルム製造装置１は、図１に示すように、Ｔダイ８の吐出口８ａから吐出された、第１の層１１及び第２の層１２からなる樹脂材３ａ、３ｂを挟んで成形する一対の成形ロール１５ａ、１５ｂと、成形ロール１５ａの近傍に配置されたエアナイフ１６と、一対の成形ロール１５ａ、１５ｂの間から搬送されたフィルムの搬送経路を構成する複数のガイドロール１７と、ガイドロール１７との間にフィルムを挟んで搬送するニップロール１８と、成形されたフィルムを巻き取る巻き取りロール１９と、を備えている。また、複数のガイドロール１７の１つには、フィルムの張力を検出するテンション・ピックアップ２０が設けられており、テンション・ピックアップ２０の検出値に基づいてテンション・コントローラ（不図示）を用いて張力が制御されている。
【００１８】
以上のように構成されたフィルム製造装置１を用いる本実施形態のフィルム製造方法は、無延伸フィルムの製造方法である。本実施形態のフィルム製造方法は、樹脂材３ａ、３ｂを供給する第１工程としての供給工程と、供給工程後に樹脂材３ａ、３ｂを吐出する第２工程としての吐出工程と、を有している。供給工程は、第１の層１１及び第１の層１１上に積層される第２の層１２をそれぞれ形成する熱可塑性を有する樹脂材３ａ、３ｂを溶融し、複数の押出機である第１及び第２の押出機６、７からそれぞれＴダイ８に供給する。吐出工程は、Ｔダイ８の吐出口８ａから、吐出口８ａの幅方向における第１の層１１の両端部に第２の層１２を積層させながら樹脂材３ａ、３ｂを吐出する。  また、供給工程では、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの温度を、第１の層１１を形成する樹脂材３ａの温度よりも２０℃以上高くする。
さらに、吐出工程では、吐出口８ａにおける、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの温度を、第１の層１１を形成する樹脂材３ａの温度よりも１０℃以上高くする。
また、本実施形態のフィルム製造方法は、吐出工程後、第１の層１１上に第２の層１２が積層されてなるフィルムを成形する成形工程と、成形工程後、フィルムの両端部を切断する第３工程としてのトリミング工程と、を有している。成形工程は、Ｔダイ８から吐出された樹脂材３を一対の成形ロール１５ａ、１５ｂの間に挟んでフィルムを成形する。トリミング工程は、フィルムから、第１の層１１上に第２の層１２が積層された部分を切断して除去する。
トリミング工程では、成形されたフィルムの幅方向における両端部を、カッタ（不図示）を用いて切断することによって、第１の層１１上に第２の層１２が積層された部分を除去する。これによって、第１の層１１のみからなるフィルムが得られる。
また、本実施形態における供給工程では、第２の層１２を形成する樹脂材３に、トリミング工程で切断された部分を溶融してなる樹脂材３ａ、３ｂを混合させて、Ｔダイ８に供給する。供給工程では、トリミング工程で切断された部分を溶融してなる樹脂材３ａ、３ｂを、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの５０重量％以上に混合させて、Ｔダイ８に供給する。つまり、第２の押出機７から供給される、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂは、純原料である樹脂材３ｂの５０重量％以上に、トリミング工程で切断された部分が再利用されている。
このように、本実施形態のフィルム製造方法では、第２の層１２を第１の層１１と同一の樹脂材３ｂを用いて形成するので、トリミング工程で切断された部分を、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂとして再利用することができる。第２の層１２を形成する樹脂材３ｂとして、フィルム製造過程で生じるフィルムの切断片を、５０重量％以上混合することによって、廃棄する樹脂材３ａ、３ｂを削減し、樹脂材３ａ、３ｂのリサイクル率を高めることができる。また、リサイクル率を更に高めるために、トリミング工程で切断された部分を、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの総重量に対して、７０重量％以上混合させてフィルムを形成することが更に望ましい。
【００１９】
本実施形態では、樹脂材３ａ、３ｂとして、無延伸フィルム用の成形グレード（ＭＦＲ（メルトフローレート）＝３）に相当するポリプロピレン樹脂を用いた。歪み硬化度λの定義方法としては、レオメータ（アントンパール社製；MCR-301）を用いて測定したポリプロピレン樹脂の粘度の測定結果に基づいて歪み硬化度λを定義した。
図２に、樹脂材の測定結果として、歪み速度１［ｓ-1］における一軸伸長粘度［Ｐａ・ｓ］の測定データを、樹脂材の温度毎に示す。図３に、樹脂材の測定結果として、歪み速度１０［ｓ-1］における一軸伸長粘度［Ｐａ・ｓ］の測定データを、樹脂材の温度毎に示す。
図２及び図３において、縦軸が一軸伸長粘度［Ｐａ・ｓ］を示し、横軸が時間［ｓ］を示している。また、図２及び図３において、樹脂材の温度に関して、１８０℃のときを◇で示し、２００℃のときを△で示し、２２０℃のときを□で示し、２６０℃のときを○で示す。
樹脂材の歪み速度１０［ｓ-1］での伸長粘度をη１、歪み速度１［ｓ-1］での伸長粘度をη２としたとき、伸長粘度η１が非線形領域に移行した後に、それぞれの伸長粘度η１、η２の粘度比（η１／η２）を各時間で計算することで、その値が歪み速度１０［ｓ-1］における歪み硬化性の指標となる。また、各時間における歪み量は、（歪みの経過時間）×（歪み速度）によって計算することができるので、粘度比（η１／η２）を求めた各時間に、歪み速度１０［ｓ-1］を積算することで一軸伸長歪み量が求められる。このようにして求めた粘度比の対数［ｌｎ（η１／η２）］を縦軸とし、一軸伸長歪み量を横軸として、各データを用いてグラフを作成することで、後述する図４に示すような直線状の関係が得られる。図４に示す直線は、各データを最小二乗法によって近似したものである。直線の傾きが、樹脂材の歪み硬化度λを示している。図４に示したように、樹脂材の温度にかかわらずに、同一の樹脂材の歪み硬化度λはほぼ等しくなる。
【００２０】
本実施形態では、このような樹脂材３ａ、３ｂを用いると共に、図１に示したフィルム製造装置１を用いたＴダイ法によって、製品領域のフィルムとなる第１の層１１の幅方向における端部に、第１の層１１と同一の樹脂材３ｂからなる第２の層１２を積層させてフィルムを成形した。
第１の押出機６は、２２０℃の樹脂材３をＴダイ８に供給するように予め設定されている。第２の押出機７は、２６０℃の樹脂材３をＴダイ８に供給するように予め設定されている。
製品領域に対応する第１の層１１を形成する樹脂材３ａを、第１の押出機６からＴダイ８に供給すると共に、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂを第２の押出機７から供給する。Ｔダイ８は、第１の層１１の幅方向における両端部に、第２の層１２が積層された状態で樹脂材３ａ、３ｂを吐出口８ａから吐出する。また、第１の層１１の両端部には、第２の層１２を幅３０ｍｍでそれぞれ積層した。
第１の押出機６の吐出量を１０［ｋｇ／ｈ］に設定した。第２の押出機７の吐出量を２．６［ｋｇ／ｈ］に設定した。第２の押出機７の吐出量を変化させた場合には、第１の押出機６と第２の押出機７との総吐出量が１２．６［ｋｇ／ｈ］になるように、第２の押出機７の吐出量に応じて第１の押出機６の吐出量を調整した。
【００２１】
図５に、比較形態における、樹脂材の温度と限界ドラフト比との関係を示す。比較形態では、第１の層上に第２の層を積層せずに、第１の押出機から供給した第１の層を形成する樹脂材のみでフィルムを成形した。図５に示す比較形態の測定結果は、Ｔダイの吐出口の幅方向における端部の温度のみを変化させた場合におけるフィルムの成形限界、つまりドローレゾナンス現象が発生する限界ドラフト比のデータである。図５と同様に、図６に、本実施形態において、第１の層１１に第２の層１２を積層したときの、第２の層１２を形成する樹脂材３の温度と、限界ドラフト比との関係を示す。
図５に示すように、第１の層のみでフィルムを成形した場合、限界ドラフト比は、第１の層の幅方向における端部の温度変化にかかわらず、２９程度で一定であった。一方、本実施形態では、図６に示すように、第１の層１１に積層される第２の層１２の温度の上昇に伴って、限界ドラフト比が直線的に増えた。
【００２２】
図７に、本実施形態について、Ｔダイ８の吐出口８ａの幅方向における樹脂材３ａ、３ｂの温度分布を示す。図８に、本実施形態について、Ｔダイ８の吐出口８ａの幅方向における位置と、樹脂材の相対流速との関係を示す。図７及び図８において、第１の層１１を形成する樹脂材３ａの温度が２２０℃であり、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの温度が２２０℃である場合を破線で示す。また、図７及び図８において、第１の層１１を形成する樹脂材３ａの温度が２２０℃であり、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの温度が２６０℃である場合を実線で示す。
図７に示すように、第１の層１１を形成する樹脂材３ａの温度が２２０℃であり、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの温度が２６０℃である場合、吐出口８ａの幅方向における両端部での樹脂材３ａ、３ｂの温度が、吐出口８ａの幅方向における中央部での樹脂材３ａの温度よりも少なくとも１０℃以上高くなっており、吐出口８ａの末端で４０℃高くなっている。
図８では、流量分布の均一性（ユニフォミティ）に関して、平均流速に対する相対流速の分布を示している。図８に示すように、Ｔダイ８の吐出口８ａの幅方向に対して樹脂材の温度が均一である場合には、樹脂材の流速分布が、Ｔダイ８の吐出口８ａの幅方向における中央がやや速くなる凸状の分布であるものの、吐出口８ａの幅方向における変化がほぼフラットな流速分布になる。この流速分布は、一般的なフィルムの成形に適した流速分布である。
【００２３】
一方、第１の層１１の幅方向における両端部に、第１の層１１を形成する樹脂材３ａの温度よりも４０℃高い第２の層１２を積層した場合（第１の層１１を形成する樹脂材３ａの温度を２２０℃、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの温度を２６０℃とした場合）を考える。この場合、図７及び図８に示すように、Ｔダイ８の内部では、第２の層１２の幅方向における中央側における、第２の層１２と第１の層１１との積層界面部分で、第２の層１２の温度が第１の層１１の温度と平均化されると共に、Ｔダイ８の吐出口８ａの幅方向における両端部から２６０℃で樹脂材３ｂが吐出され、幅方向における両端部での樹脂材３ａ、３ｂの温度が中央部よりも高くなった。
このように、Ｔダイ８の吐出口８ａの幅方向における両端部での樹脂材３ａ、３ｂの温度が高くなることで、図８に示すように、Ｔダイ８の吐出口８ａの両端部での樹脂材３ａ、３ｂの粘度が低下し、吐出口８ａの両端部での吐出量が中央部での吐出量よりも増えた。
したがって、第１の層１１の幅方向における両端部に第２の層１２を積層することで、Ｔダイ８の吐出口８ａの幅方向における両端部での樹脂材３ａ、３ｂの吐出速度が高められる。これによって、吐出口８ａの両端部での限界ドラフト比と、中央部での限界ドラフト比とに差異が生じることになり、中央部よりも端部での限界ドラフト比が低くなる。
つまり、図５に示したように、第１の層のみを用いたフィルムの成形条件下における限界ドラフト比は２９程度であった。しかし、第１の層１１の幅方向における両端部に、相対的に温度が高い第２の層１２を積層することで、第１の層１１に第２の層１２が積層された両端部における樹脂材３ａ、３ｂの実質的な限界ドラフト比が２９を超えるまで、ドローレゾナンス現象の発生を抑制できると考えられる。
【００２４】
なお、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの吐出速度を高めるために、第１の押出機６の吐出量を１０［ｋｇ／ｈ］の一定にし、第２の押出機７の吐出量を、２．６［ｋｇ／ｈ］から５［ｋｇ／ｈ］に単純に増やすことが考えられる。しかし、この場合には、Ｔダイ８の吐出口８ａから吐出される、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの吐出速度が速くならず、第２の層１２が形成される幅が広くなるだけである。つまり、第２の押出機７の吐出量を上述のように単純に増やした場合、第１及び第２の層１１、１２の幅寸法の比に関して、第２の層１２の幅：第１の層１１の幅：第２の層１２の幅＝１．３：１０：１．３が、２．５：１０：２．５となるだけで、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの流速の増加に寄与しない。そのため、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの吐出量を増やすためには、吐出口８ａの端部における流路を広げることと、樹脂材３ｂの流動性を高めることが有効である。したがって、本実施形態のように、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの温度を高めることで粘度を低下させ、樹脂材３ｂの流動性を高めることが非常に有効である。
【００２５】
図９に、第２の押出機７から第２の層１２を形成する樹脂材３ｂを２６０℃で吐出すると共に、第１の押出機６からの吐出量と、第２の押出機７からの吐出量とを変更した場合において、第１の層１１の両端部での限界ドラフト比の実験結果を示す。
ここで、Ｔダイの吐出口の全幅にわたって第１の層を形成する樹脂材のみでフィルムを成形した場合（図５）と、吐出口８ａの幅方向における両端部において第１の層１１に第２の層１２を積層した場合とを比べる。第１の層１１に第２の層１２を積層した場合には、図９に示すように、第１の層１１を形成する樹脂材３の重量に対して、第２の層１２を形成する樹脂材３を積層する比率（重量比）の変化にかかわらずに、第１の層１１の両端部での限界ドラフト比が高くなった。
図９に示すように、本実施形態の実験結果によれば、第２の押出機７から供給される第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの供給量が２．６［ｋｇ／ｈ］のとき、すなわち、第１の押出機６からの供給量に対する第２の押出機７からの供給量の重量比が２０．６［％］のときに、限界ドラフト比が最も高くなった。また、図９に示すように、第１の押出機６からの供給量に対する第２の押出機７からの供給量の重量比が、１５［％］以上、２５［％］以下の範囲内で、限界ドラフト比を高める効果が十分に得られた。したがって、供給工程では、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの重量を、第１の層１１を形成する樹脂材３の重量の１５％以上、２５％以下にすることが、ドローレゾナンス現象の発生を抑制する上で好ましい。
【表１】
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表１において、限界ドラフト比の向上率は、第１の層１１を形成する樹脂材３ａの温度と、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの温度とが等しいとき、すなわち、２２０℃であるときの限界ドラフト比に対する増加率を示している。
表１に示すように、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの温度の上昇に伴って、第１の層１１に第２の層１２が積層された部分での限界ドラフト比が高くなる。第１の層１１を形成する樹脂材３ａの温度が２００℃である場合には、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの温度が２２０℃以上であるときに、限界ドラフト比の向上率が十分に得られた。すなわち、第１の層１１の温度に比べて、第２の層１２の温度が２０℃以上高い場合に、第１の層１１に第２の層１２が積層された部分での限界ドラフト比が高められ、第１の層１１の端部におけるドローレゾナンス現象の発生を効果的に抑えることができる。なお、第１の層１１に比べて温度が高い第２の層１２は、第１の層１１との温度差が２０℃未満の場合、例えば第１の層１１よりも１０℃程度高い場合には、第１の層１１に第２の層１２が積層された部分での限界ドラフト比を高める効果が十分に得られないので好ましくない。
【００２６】
上述したように、本実施形態のフィルム製造方法によれば、第１の層１１の両端部に積層する第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの温度を、第１の層１１を形成する樹脂材３ａの温度よりも２０℃以上高くすることによって、第１の層１１の幅方向における端部にドローレゾナンス現象が発生することを抑え、フィルムの成形速度を高めることができる。したがって、フィルムを高速で成形することが困難な、伸長粘度である歪み硬化度λが低い樹脂材を用いる場合であっても、フィルムの成形速度を高めることが可能になる。
【００２７】
加えて、本実施形態では、第１の層１１を形成する樹脂材３ａと、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂとを同一にすることで、トリミング工程等で切断された第１の層１１に第２の層１２が積層された部分を廃棄することなく、フィルムの製造工程で再利用することが可能になる。したがって、トリミング工程で切断されることによってフィルムの製品領域にならない第２の層１２を形成する樹脂材３ｂとして、トリミング工程で切断された部分を再利用することで、フィルムの生産効率を高めることができる。
【００２８】
また、本実施形態によれば、第１の層１１の両端部に第２の層１２を積層し、第１の層１１の両端部の温度のみが高められるので、第１の層を形成する樹脂材の温度を高めた場合に、成形したフィルムの幅が狭くなるネックイン現象が顕著になることも避けられ、フィルムの幅を一定に保つことができる。
【００２９】
なお、本実施形態のフィルム製造方法では、第１の層１１を形成する樹脂材３ａの温度を２２０℃とし、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの温度を２６０℃とした場合について説明したが、樹脂材３ａ、３ｂの温度の組み合わせを限定するものではない。第１の層１１を形成する樹脂材３ａの温度よりも、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの温度が２０℃以上高くされれば効果が十分に得られ、例えば、第１の層１１を形成する樹脂材３ａの温度を１８０℃とし、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂの温度を例えば２００℃としてもよいことは勿論である。
また、本実施形態では、第１の層１１を形成する樹脂材３ａを供給する第１の押出機６と、第２の層１２を形成する樹脂材３ｂを供給する第２の押出機７と、を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、第１の層の幅方向における両端部に積層する第２の層を形成する樹脂材をそれぞれ供給するための一組の第２の押出機、第３の押出機をそれぞれ用いてもよい。
また、本実施形態のフィルム製造方法では、Ｔダイ８から吐出される第１の層１１の両端部に第２の層１２を積層させて各樹脂材３ａ、３ｂを吐出したが、必要に応じて、更に別の層を、第１の層の両面にそれぞれ積層するようにＴダイに別の樹脂材を供給するように構成されてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  フィルム製造装置
３ａ、３ｂ  樹脂材
６  第１の押出機
７  第２の押出機
８  Ｔダイ
８ａ  吐出口
９  制御部
１１  第１の層
１２  第２の層
【要約】
【課題】ドローレゾナンス現象の発生を防ぎ、フィルムの成形速度を高める。
【解決手段】第１の層１１及び第１の層１１上に積層される第２の層１２をそれぞれ形成する熱可塑性を有する樹脂材３を溶融し、第１及び第２の押出機６、７からそれぞれＴダイ８に供給する第１工程と、Ｔダイ８の吐出口８ａから、吐出口８ａの幅方向における第１の層１１の両端部に第２の層１２を積層させながら樹脂材３を吐出する第２工程と、を有する。第１工程では、第２の層１２を形成する樹脂材３の温度を、第１の層１１を形成する樹脂材３の温度よりも２０℃以上高くする。
【選択図】図１【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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【図１０】
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