(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材料をリップ間隙からシート状に吐出するシート成形口金に設置された複数のヒートボルトと、前記ヒートボルトの空洞部内に設置された発熱体とを有する調整装置であって、
前記ヒートボルトの長手方向に対して垂直な面において、前記空洞部の断面積Ａと前記発熱体の断面積Ｂとが、０．９≦Ｂ／Ａ≦０．９８を満たす、シート成形口金のリップ間隙調整装置
【請求項２】
前記発熱体の位置を固定する位置固定部材を備えた、請求項１のシート成形口金のリップ間隙調整装置
【請求項３】
前記ヒートボルトと前記発熱体との間に熱伝導率が９Ｗ／ｍ℃以上の伝熱部材を備えた、請求項１または２のシート成形口金のリップ間隙調整装置
【請求項４】
前記ヒートボルトが径方向に異種金属の複合構造であり、前記発熱体に最も近い金属を熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・℃以上の材質とした、請求項１〜３のいずれかのシート成形口金のリップ間隙調整装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート成形口金のリップ間隙調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フィルムの高機能化・薄膜化によって、フィルムの幅方向厚みムラが重要視されている。シート材料はシート成形口金のリップ間隙からシート状に吐出されるため、リップ間隙を調整することでシートおよびフィルムの幅方向厚みムラを低減することが可能である。このリップ間隙を調整する装置として、幅方向に複数配置されたヒートボルトを発熱体の熱によって加熱、膨張させ、シート成形口金のリップ部を押し引きするリップ間隙調整装置がある。フィルムの幅方向厚みムラが小さくなるように、このリップ間隙調整装置は、測定したフィルム厚み分布に応じて、発熱体を発熱させて各ヒートボルトの熱膨張量を制御する。このとき、発熱体の発熱量とヒートボルトの熱膨張量との比率（以下、「膨張比率」と言う）を考慮しながら、発熱体の発熱量を決定する。膨張比率がヒートボルト間で不均一だと、幅方向で制御性が異なり、リップ間隙調整を高精度に行うことができない。ゆえに、高いフィルムの幅方向厚み精度を実現するため、膨張比率がヒートボルト間で均一なリップ間隙調整装置が望まれている。
【０００３】
特許文献１にリップ間隙調整装置が開示されている。特許文献１には、幅方向のピッチが小さいシート厚みムラを低減する目的で、ヒートボルトの外周面凹部に棒状のヒータを備えてヒートボルトの軸間ピッチを小さくするリップ間隙調整装置が開示されている。図６および７は特許文献１のリップ間隙調整装置の概略図である。図６に示すように、リップ間隙調整装置は、シートを押し出すＴダイに設けられたダイリップ部の幅方向に沿って配列され、熱膨張による伸縮でリップ間隙を調整するための複数の丸棒状のヒートボルト２と、ヒートボルト２に配置され、ヒートボルト２を加熱する丸棒状のヒータ３と、を備えている。図７に示すように、ヒートボルト２の装着凹部にヒータ３が装着されて構成されることによって、ダイリップ部の幅方向、つまり複数のヒートボルト２の配列方向に対してヒートボルト２を互いに近接させて配置することが可能になる。したがって、ダイリップ部から押し出されるシートの幅方向に配列された複数のヒートボルト２のピッチを小さくすることができ、その結果、シートの幅方向のピッチが小さいシート厚みムラを低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５２５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術は、幅方向のピッチが小さいシート厚みムラ低減を目的としており、リップ間隙調整の高精度化、ましてや発熱体の発熱量とヒートボルトの熱膨張量との比率である膨張比率には何ら着目していない。ゆえに、特許文献１の技術では、他の従来技術同様、膨張比率のヒートボルト間の均一性は向上せず、リップ間隙調整の高精度化を実現できない。
【０００６】
本発明の目的は、膨張比率をヒートボルト間で均一にすることで、リップ間隙調整を高精度化し、高いフィルムの幅方向厚み精度を実現するリップ間隙調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明のシート成形口金のリップ間隙調整装置は、シート材料をリップ間隙からシート状に吐出するシート成形口金に配列された複数のヒートボルトと、前記ヒートボルトの空洞部内に設置された発熱体とを有する調整装置であって、前記ヒートボルト長手方向に対して垂直な面において、前記空洞部の断面積Ａと前記発熱体の断面積Ｂとが、０．９≦Ｂ／Ａ≦０．９８を満たす構成である。
【０００８】
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、シートを構成する材料をいう。シート材料としては、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、などを溶媒に溶かすか溶融するなどして流動化したもの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。
「シート成形口金」とは、シート材料をシート状に吐出する装置をいう。シート成形口金としては、たとえばＴダイ、コートハンガーダイ、Ｌダイ、フィッシュテールダイなどを用いることができる。
「長手方向」とは、ヒートボルトの軸方向をいう。
「ヒートボルト」とは、熱膨張により伸縮するボルトをいう。ヒートボルトの形状としては、たとえば長手方向に垂直な面の断面形状が円形、多角形でもよい。
「空洞部」とは、ヒートボルトに発熱体を設置する部分を言う。長手方向に垂直な面の断面形状に制限はなく、円形や多角形でもよい。
「発熱体」とは、ヒートボルトを加熱する装置をいう。発熱体としては、たとえばカートリッジヒーター、シースヒーター、セラミックヒーターなどを用いることができる。また、長手方向に垂直な面の断面形状に制限はなく、円形や多角形でもよい。
「位置固定部材」とは、空洞部内における発熱体の位置を固定する部材をいう。位置固定部材としては、たとえばボルトやピンなどを用いることができる。
「伝熱部材」とは、ヒートボルトと発熱体の間に位置し、熱伝導率が９Ｗ／ｍ℃以上の部材をいう。伝熱部材としては、たとえば熱媒やサーマルセメントなどを用いることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高いフィルムの幅方向厚み精度を実現できるリップ間隙調整装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のリップ間隙調整装置の概略図
【図２】本発明のリップ間隙調整装置の長手方向に対して垂直な断面図
【図３】従来のリップ間隙調整装置の長手方向に対して垂直な断面図
【図４】本発明の位置固定部材を備えたリップ間隙調整装置の長手方向に対して垂直な断面図
【図５】本発明の伝熱部材を備えたリップ間隙調整装置の長手方向に対して垂直な断面図
【図６】特許文献１のリップ間隙調整装置の概略図
【図７】特許文献１のリップ間隙調整装置の長手方向に対して垂直な断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１，２，４および５は本発明のシート成形口金のリップ間隙調整装置に関する図である。なお、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。本発明のシート成形口金のリップ間隙調整装置を説明する。図１はシート成形口金のリップ間隙調整装置の概略図である。図１に示すように、本発明のシート成形口金のリップ間隙調整装置は、シート成形口金１に幅方向に複数配置されたヒートボルト２と、ヒートボルト２を加熱する発熱体３から構成されている。図２は本発明のリップ間隙調整装置の長手方向に対して垂直な断面図である。図２に示すように、発熱体３はヒートボルト２の空洞部４内に設置されている。発熱体３によりヒートボルト２を加熱することで、ヒートボルト２が熱膨張してシート成形口金１のリップを押して、シート成形口金１のリップ間隙が狭くなる。
【００１３】
本発明者らは実験、理論計算を重ねた結果、空洞部４内の発熱体３の位置が膨張比率をヒートボルト間で不均一にする要因であることを見出した。ここで、フーリエの法則から、発熱体３の中心から空洞部４の内壁までの距離（以下、「熱移動距離」と言う）が遠いほど、発熱体３と空洞部４の内壁との温度差は対数的に増加する。図２に示すように、発熱体３の位置（以下、「発熱位置」と言う）が空洞部４の中央である場合、熱移動距離は周方向でどこも同じになり、この温度差も周方向で均一になる。図３は、従来のリップ間隙調整装置の長手方向に対して垂直な断面図である。それに対し、図３に示すように、発熱位置が空洞部４の中央でない場合、熱移動距離は周方向で異なり、この温度差は周方向で不均一になる。本発明者らは、実験結果、理論計算から、この温度差が熱移動距離によって対数的に変化する影響で、発熱位置が中央に近いほど、ヒートボルト２の温度、熱膨張量、膨張比率が小さくなることを見出した。つまり、発熱位置によって膨張比率が異なる。そのため、発熱位置がヒートボルト間で異なり易い従来のリップ間隙調整装置では、膨張比率もヒートボルト間で不均一となって、リップ間隙調整を高精度に行うことができなかった。
【００１４】
そこで、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、ヒートボルト２の長手方向に対して垂直な断面における空洞部４の断面積をＡ、発熱体３の断面積をＢとすると、０．９≦Ｂ／Ａ≦０．９８にすることにより、膨張比率がヒートボルト間で均一になり、高精度なリップ間隙調整を実現できることを見出した。Ｂ／Ａを０．９以上にすることで、空洞部４における発熱体３の可動範囲が小さくなる。よって、ヒートボルト間で発熱位置が異なっていたとしても、発熱位置の差が小さいので、ヒートボルト間で膨張比率の差が大きくならない。一方、Ｂ／Ａが０．９８より大きくなると、構造上、空洞部４と発熱体３の接触・引っかかりがヒートボルト２の熱膨張を阻害し、膨張比率がヒートボルト間で不均一になってしまう。このように、本発明のリップ間隙調整装置では、０．９≦Ｂ／Ａ≦０．９８にすることで、膨張比率がヒートボルト間で均一になり、リップ間隙調整を高精度に行い、高いフィルムの幅方向厚み精度を実現することができる。Ｂ／Ａの下限は０．９２以上が好ましく、Ｂ／Ａの上限は０．９６以下が好ましい。
【００１５】
本発明のシート成形口金のリップ間隙調整装置は、位置固定部材５を備えることが好ましい。図４は、位置固定部材を備えた本発明のリップ間隙調整装置の長手方向に対して垂直な断面図である。図４に示すように、位置固定部材５で発熱体３を固定することで、発熱体３をヒートボルト２の空洞部の内壁に接触した位置に固定できるので、ヒートボルト間で発熱位置が一定となり、ひいてはヒートボルト間で膨張比率が均一になる。
【００１６】
本発明のシート成形口金のリップ間隙調整装置は、さらにヒートボルト２と発熱体３との間に熱伝導率が９Ｗ／ｍ℃以上の伝熱部材６を備えることが好ましい。図５は、伝熱部材６を備えた本発明のリップ間隙調整装置の長手方向に対して垂直な断面図である。図５に示すように、伝熱部材６を備えることで、ヒートボルト２への伝熱効果が高くなり、さらに伝熱部材６自身の周方向への伝熱により、発熱体３と空洞部４の内壁との温度差は周方向で温度差の均一に近づく。つまり、膨張比率がヒートボルト間で均一に近づき、高いフィルムの幅方向厚み精度を実現することができる。より好ましくは、伝熱部材の熱伝導率が１５Ｗ／ｍ℃以上である。
【００１７】
本発明のシート成形口金のリップ間隙調整装置は、ヒートボルト２が径方向に異種金属の複合構造で、少なくとも発熱体３に最も近い金属が熱伝導率２０Ｗ／ｍ・℃以上であることが好ましい。発熱体３に最も近い金属の熱伝導率を高くすることで、発熱体３に最も近い金属自身の周方向への伝熱により、発熱体３と空洞部４の内壁との温度差は周方向で温度差の均一に近づく。つまり、膨張比率がヒートボルト間で均一に近づき、高いフィルムの幅方向厚み精度を実現することができる。より好ましくは、も発熱体３に最も近い金属の熱伝導率が２５Ｗ／ｍ℃以上である。
【００１８】
本発明のシートの製造方法によって製造されたフィルムの用途の代表的なものは、光学用全般、工業用全般、粘着テープ、ディスプレイ、バックライト反射板、タッチパネル、窓貼り、コンデンサー、バッテリーセパレータ、太陽電池、離型用、リボンであるが、これらに限られない。
【実施例】
【００１９】
［実施例１］
図１に示すシート成形口金のリップ間隙調整装置を用いて、実際にシートを製造して評価した結果を説明する。本実施形態における具体的なシートの成形方法は以下の通りである。
（１）シート材料：ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂（東レ（株）製熱可塑性樹脂Ｆ２０Ｓ）
（２）仕込み：シート材料は乾燥後に押出機に供給。押出量は１００ｋｇ／ｈ、押出機から口金までの温度は２８０℃に設定した。
（３）口金：スリット幅５００ｍｍ、スリット間隙２ｍｍ。
（４）吐出：口金からシート状に押出した後、冷水で急冷固化し、シート厚みが１ｍｍになるよう成形した。
（５）シート厚み分布：厚み計「ＷＥＢＦＲＥＸ  ＮＶ」（横河電機製）を用いて、成形中、連続的に幅方向の厚み分布を測定した。
（６）リップ間隙調整装置：フィルム厚み分布に応じて発熱体の発熱量を制御した。ヒートボルトの断面形状はφ１０ｍｍの円形、空洞部の断面形状はφ３．１５ｍｍの円形（断面積Ａ＝３１．３７ｍｍ２）、発熱体の断面形状はφ３．００ｍｍの円形（断面積Ｂ＝２８．２７ｍｍ２）、Ｂ／Ａ＝０．９１である。また、ヒートボルトの材質はＳＵＳ４３０（熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・℃）を使用した。
（７）厚みムラの評価：自動制御を開始してから１時間後の幅方向中央部から幅方向に２０ｍｍごと計２０点のシート厚みから、その最大値と最小値の差を平均値で除した値を厚みムラとした。
【００２０】
［実施例２］
空洞部の断面形状をφ３．０５ｍｍの円形（断面積Ａ＝２９．２２ｍｍ２）、Ｂ／Ａが０．９７とした以外は、実施例１と同様にしてシートを成形した。
【００２１】
［実施例３］
空洞部の断面形状をφ３．１０ｍｍの円形（断面積Ａ＝３０．１９ｍｍ２）、Ｂ／Ａが０．９４とした以外は、実施例１と同様にしてシートを成形した。
【００２２】
［実施例４］
図４に示すように位置固定部材としてM３のボルトを用いて発熱体を固定した以外は、実施例１と同様にしてシートを成形した。
【００２３】
［実施例５］
図５に示すように伝熱部材としてサーマルセメント「ＨＴＣ」（日本ヒーター製、熱伝導率１０Ｗ／ｍ・℃）をヒートボルトと発熱体の隙間に注入した以外は、実施例１と同様にしてシートを成形した。
【００２４】
［実施例６］
ヒートボルトが異種金属の複合構造であり、直径φ７ｍｍ以下までＳＣＭ４４０（熱伝導率４５Ｗ／ｍ・℃）とした以外は、実施例１と同様にしてシートを成形した。
【００２５】
［比較例１］
空洞部の断面形状はφ３．２０ｍｍの円形（断面積Ａ＝３２．１７ｍｍ２）、Ｂ／Ａが０．８８とした以外は、実施例１と同様にしてシートを成形した。
【００２６】
［比較例２］
空洞部の断面形状はφ３．０２ｍｍの円形（断面積Ａ＝２８．６５ｍｍ２）、Ｂ／Ａが０．９９とした以外は、実施例１と同様にしてシートを成形した。
【００２７】
[評価結果]
０．９≦Ｂ／Ａ≦０．９８を満足する実施例１〜３では厚みムラがそれぞれ２．８％（実施例１）、２．７％（実施例２）、２．５％（実施例３）と小さくなった。膨張比率がヒートボルト間で均一になり、高い幅方向厚み精度のシートを得られた。
位置固定部材で発熱体の位置を固定した実施例４は厚みムラが２．４％であり、実施例１に比べてさらに小さくなった。
ヒートボルトと発熱体との間に伝熱部材を備えた実施例５は厚みムラが２．１％であり、実施例１に比べてさらに小さくなった。
ヒートボルトの発熱体に最も近い金属の熱伝導率を熱伝導率４５Ｗ／ｍ・℃とした実施例６は厚みムラが２．０％であり、実施例１と比べてさらに小さくなった。
Ｂ／Ａが０．９より小さい比較例１は厚みムラが６．９％と大きかった。発熱体の位置の違いによる膨張比率の違いが大きいため、ヒートボルト間で膨張比率が不均一となり、リップ間隙調整精度が低下したと考えられる。
Ｂ／Ａが０．９８より大きい比較例２も厚みムラが５．８％と大きかった。発熱体と空洞部との接触や引っかかりがヒートボルトの熱膨張を阻害し、膨張比率がヒートボルト間で不均一になり、リップ間隙調整精度が低下したと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明によれば、ヒートボルトの空洞部と発熱体の断面積比を規定することで、膨張比率がヒートボルト間で均一になり、高いフィルムの幅方向厚み精度を実現することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１：シート成形口金
２：ヒートボルト
３：発熱体
４：空洞部
５：位置固定部材
６：伝熱部材
【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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