(57)【要約】【課題】ポリアミドフィルムなどの樹脂フィルムのエアーナイフ製膜法において、エアーナイフ装置のスリットノズル先端のリップ面にモノマーやオリゴマーなどの低分子物を付着堆積させずに、長時間安定した製膜状態を維持できるようにする。【解決手段】ダイ１よりシート状に溶融押出成形された樹脂２を回転冷却ロール３の表面に沿わせ、この回転冷却ロール３の表面に沿わされた樹脂２にエアーナイフ装置４から空気を吹き付けて、この樹脂２を回転冷却ロール３の表面に密着させることにより冷却成形するためのフィルム製膜装置である。エアーナイフ装置４における空気吹き付け用のスリットノズル５に副ノズル６が併設され、この副ノズル６は、スリットノズル５の先端に向けて空気８を送風可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイよりシート状に溶融押出成形された樹脂を回転冷却ロール表面に沿わせ、この回転冷却ロール表面に沿わされた樹脂にエアーナイフ装置から空気を吹き付けて、この樹脂を回転冷却ロール表面に密着させることにより冷却成形するためのフィルム製膜装置であって、エアーナイフ装置における空気吹き付け用のスリットノズルに副ノズルが併設され、この副ノズルは、スリットノズルの先端に向けて空気を送風可能とされていることを特徴とする樹脂フィルムの製造装置。
【請求項２】
副ノズルは、フィルムの流れ方向に沿ってスリットノズルよりも上流側および／または下流側に設けられていることを特徴とする請求項１記載の樹脂フィルムの製造装置。
【請求項３】
副ノズルからの送風方向が、フィルム巾方向に沿った中央部側からフィルム巾方向に沿った端部側に向けて傾斜されていることを特徴とする請求項１または２記載の樹脂フィルムの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂フィルムの製造装置に関し、詳しくは押出工程直後に樹脂を冷却固化するようにした樹脂フィルムの製造装置に関し、特にポリアミドフィルムの製造に適した樹脂フィルムの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリアミドフィルムなどの樹脂フィルムをＴダイ法により製膜する場合において、ダイよりシート状に溶融押出された溶融フィルムは、キャスティングロールと称される回転式の冷却ロール（以下、「ＣＲ」と略称することがある）に引き取られて冷却固化されることで、キャストフィルムとして成形される。
【０００３】
従来より、樹脂フィルムの製膜工程における溶融シートのＣＲへの押し付け方法として、溶融シートフィルムの巾方向にエアーナイフ装置より均一に空気を吹き付ける方法（以下、「エアーナイフ法」という）が採用されている。このような技術は、例えば、特許文献１などに記載されている。
【０００４】
ところが、エアーナイフ法では、操業時間の経過と共に、モノマーやオリゴマーといった低分子物がエアーナイフ装置における空気吹き付け用のスリットノズルの先端のリップ面に付着堆積する現象が起きる。スリットノズルの先端に堆積した低分子付着物は、
（１）この付着物が製膜中のシート上に落下して異物欠陥となる
（２）本来フィルムの巾方向に均一でシャープな細巾状の空気流が、スリットノズルの先端の堆積物に誘導されて局部的に乱れ、その結果、キャストフィルムにスジ状の冷却ムラや厚みムラを誘発する
という厄介な問題の原因となる。
【０００５】
キャストフィルムがポリアミドフィルムである場合に、一般的にポリアミド樹脂は結晶性の高い樹脂であるため、このスジ状冷却ムラは結晶化度のムラとなり、後段の吸水処理工程の走行トラブルや、延伸工程での延伸性への障害の原因となる。これらの走行トラブルや延伸性への障害が発生すると、延伸されたポリアミドフィルムの物性、特にフィルムの厚み、表面平滑度、収縮性等々にも影響する。このため、キャストフィルムを均一に冷却することは、フィルム製造に関しての重要なファクターである。
【０００６】
しかしながら、こういったエアーナイフ法における経時的物性弊害については、未だ解決が図られていない。
従って、このような不具合を避けるために、定期的に生産ラインを止め、エアーナイフのスリットノズルの先端への付着堆積物を除去しなければならず、工業的連続生産性に支障がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１５５９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように従来技術では、工業的にコストパフォーマンスを満足し安定した連続生産性を確保することができないという問題がある。
【０００９】
そこで本発明は、ポリアミドフィルムなどの樹脂フィルムのエアーナイフ製膜法において、エアーナイフ装置のスリットノズル先端のリップ面にモノマーやオリゴマーなどの低分子物を付着堆積させずに、長時間安定した製膜状態を維持できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、これらの課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した。
すなわち本発明の樹脂フィルムの製造装置は、ダイよりシート状に溶融押出成形された樹脂を回転冷却ロール表面に沿わせ、この回転冷却ロール表面に沿わされた樹脂にエアーナイフ装置から空気を吹き付けて、この樹脂を回転冷却ロール表面に密着させることにより冷却成形するためのフィルム製膜装置であって、エアーナイフ装置における空気吹き付け用のスリットノズルに副ノズルが併設され、この副ノズルは、スリットノズルの先端に向けて空気を送風可能とされていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の樹脂フィルムの製造装置によれば、副ノズルは、フィルムの流れ方向に沿ってスリットノズルよりも上流側および／または下流側に設けられていることが好適である。
【００１２】
また本発明の樹脂フィルムの製造装置によれば、副ノズルからの送風方向が、フィルム巾方向に沿った中央部側からフィルム巾方向に沿った端部側に向けて傾斜されていることが好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、副ノズルからエアーナイフ装置のスリットノズルに向かう空気流を造り、モノマーガスを含まない空気をスリットノズルの先端に送風供給することで、モノマーガスを遮蔽するエアーシャッターの効果を得ることができる。したがって本発明によれば、スリットノズル先端のリップ面にモノマーやオリゴマーなどの低分子物を付着堆積させずに、長時間安定した製膜状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態の樹脂フィルムの製造装置を示す図である。
【図２】図１における要部を拡大して示す図である。
【図３】副ノズルの変形例を示す立体図である。
【図４】図３の副ノズルの要部の断面図である。
【図５】副ノズルの他の変形例を示す図である。
【図６】副ノズルのさらに他の変形例を示す図である。
【図７】副ノズルのさらに他の変形例を示す図である。
【図８】図７の副ノズルの一部切欠立体図である。
【図９】副ノズルのさらに他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ポリアミド樹脂フィルムを製膜するときに、低分子物がエアーナイフ装置のスリットノズルの先端に堆積するメカニズムを、現象論的に説明する。すなわち、スリットノズルを形成している内壁２面に対して直角を成すノズル先端のリップ面、言換えるとノズル先端から吹き出す空気流に直角な面に、フィルム製膜を開始して時間を経過すると共に、モノマーやオリゴマーなどの低分子物が付着し、氷柱状に堆積する現象が起きる。これは、次のことが原因していると思われる。すなわち、ポリアミド樹脂の溶融押出時には、解重合反応によりモノマーが多量に生成される。このモノマーは、ダイよりフィルム状に押出される溶融フィルムから発生するモノマーガスとなる。一方、スリットノズルから吹き出す細巾状の空気流は、エアーナイフ装置の周囲のモノマーガスを含んだ空気を巻き込んで随伴流を誘引するが、この随伴流はスリットノズル外壁に沿ってリップ面の方へ流れる。更にスリットノズル先端のリップ面近傍では、随伴流の屈曲部分で渦流ができることによりモノマーガスが滞留して、堆積成長するものと推測される。
【００１６】
特に前記リップ面のうち、フィルムの流れ方向に対して上流側（ダイ側）に位置するリップ面の方が、下流側に位置するリップ面より付着堆積が著しい。
【００１７】
このようにスリットノズル先端のリップ面に低分子物が堆積成長すると、細巾状の吹き出し空気流が局部的に変曲・拡散されて、空気流の乱れが生じる。その乱れた吹き付け空気流の直下では、巾方向に一直線であった、溶融フィルムのＣＲへの接触位置が、部分的に前後に乱れ変動するために、キャストフィルムにスジ状の冷却ムラが発生して、フィルム物性のムラとなるのである。
【００１８】
そこで、本発明は、このスリットノズル先端のリップ面に低分子物を付着堆積させずに、ＣＲ冷却を長時間安定して持続させようとするものである。
【００１９】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明のエアーナイフ法によるフィルム製造装置を示す。Ｔダイ１より溶融成形されたポリアミドフィルム２は、ＣＲ３の表面に向けて押し出され、ＣＲ３に引き取られる。エアーナイフ装置４のスリットノズル５よりポリアミドフィルム２に空気圧をかけてＣＲ３表面に密着させることで、冷却固化させる。
【００２１】
図１の製造装置においては、スリットノズル５の側部に、副ノズル６、６が併設されている。図示の製造装置においては、副ノズル６、６は、フィルム２の流れ方向に沿ってスリットノズル５の上流側（Ｔダイ１に近い側）と、下流側（Ｔダイ１とは反対側）との両側に設けられている。
【００２２】
エアーナイフ装置４のスリットノズル５としては、例えば、本体とノズルとで構成され、固定ノズルと可動ノズルをボルトで固定した構造で、高圧ブロワーで送り込んだ空気を巾方向にスリット状のノズルから吹き出す方式のものや、２分割の板状エアーナイフ部材の間にシムを挟み込みボルトで固定し一端にスリット状のノズルを形成する構造で、圧縮空気を内部チャンバーに挿入してスリット状のノズルから吹き出す方式のものなどが挙げられる。すなわち、一般に使用されている構造のエアーナイフを用いることができる。
【００２３】
図２に示すように、スリットノズル５はＣＲ３の外周面に対向して配置され、その先端にはリップ面７が形成されている。スリットノズル５すなわちそのリップ面７とＣＲ３の外周面との間隔は、溶融状態のフィルム２をＣＲ３に密着させる効果が得られる程度であればよく、任意に設定できる。通常１〜１０ｍｍで、好ましくは１〜５ｍｍである。エアーナイフの空気圧すなわちスリットノズル５から噴出する空気１２の空気圧は、フィルム２をＣＲ３に密着させる効果が得られる圧力であればよく、特に限定されるものではない。
【００２４】
本発明では、上述のようにスリットノズル５の側部に副ノズル６を併設し、すなわちフィルム３の巾方向にわたって配置されたスリットノズル５に平行に副ノズル６を設け、副ノズル６から、空気８を、スリットノズル５の外壁に沿って、スリットノズル５の先端に向け送風する。
【００２５】
これは、副ノズル６からスリットノズル５の外壁に沿って随伴流を造り、モノマーガスを含まない空気８をスリットノズル５の先端に送風供給することで、スリットノズル５における特にリップ面７をモノマーガスから遮蔽するエアーシャッターの効果を狙ったものである。
【００２６】
副ノズル６は、適宜の構成とすることができる。例えば、図１および図２に示すように先細り量のノズル形状とすることができるし、図３および図４に示すように管９に一列に細孔１０を設けた構成とすることもできる。さらに、図５に示すように、細いコの字型の部材１１を加工して小型エアーナイフの形態に仕上げたものでもよい。あるいは、図６に示すように、巾狭のエアーノズル１３をフィルム２の巾方向に複数配設したものなどが適用できる。ただし、これらに限定されるものではない。
【００２７】
また副ノズル６を構成する材料は、公知の材料から適宜選んで用いることができる。例えば、金属材料としては、ステンレス鋼、鉄鋼、アルミニウム、銅などが挙げられ、樹脂材料としては、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、強化ポリエステル樹脂などが挙げられる。
【００２８】
副ノズル６は、上述のように、スリットノズル５の前方側（フィルム２の流れ方向に対して上流側）および／または後方（下流側）に設けられる。スリットノズル５よりも上流側と下流側との両方に設けられることが最も効果的である。なお、理由は定かではないが、上流側のみまたは下流側のみに設けることでも、若干効果は薄れるものの有効である。
【００２９】
副ノズル６から吹き出させる空気８の流速は、フィルム製膜に支障がないように任意に設定できる。通常、図２に示されるエアーナイフのための空気流１２流速の１／２〜１／１０が適当と考えられる。具体的には、０．５〜３０ｍ／ｓｅｃである。
【００３０】
図２において、１４は、スリットノズル５のリップ面７から副ノズル６の空気吹き出し口までの距離を表す。この距離１４は、適宜に設定することができる。
【００３１】
図３および図４に示すように、副ノズル６からの送風方向は、フィルム２の巾方向の中央から、左右に、すなわちフィルム２の巾方向の両端部に向けて、僅かに傾斜させるとよい。中央から左右に僅かに傾斜させて送風することで、空気の流れがフィルム巾方向に沿って左右に振り分けられ、溶融フィルム２から発生するモノマーガスが左右に排出される流れとなるためである。
【００３２】
副ノズル６の送風方向を中央から左右に傾斜させる手段としては、例えば、図３および図４に示すように管９に細孔１０を設けるタイプでは、管９におけるフィルム２の巾方向中央部から左右斜めに傾斜した細孔１０を加工する構成を挙げることができる。なお、図示のように、中央部の細孔１０は、傾斜させずにフィルム２の面に対して垂直に形成することができる。
【００３３】
あるいは、図５に示す小型エアーナイフのタイプであれば、図７および図８に示すように、部材１１の内部に左右に傾斜した整流板１５を設ける構成を挙げることができる。また、図６に示すように巾狭のエアーノズル１３をフィルム２の巾方向に複数配設するタイプであれば、図９に示すように横向きすなわちフィルム２の巾方向に沿った向きの傾斜角を調整して取付るなどの構成を挙げることができる。尚、副ノズル６からの送風位置、副ノズル６からフィルム２までの距離、傾斜角度なども適宜調節することが好ましい。
【００３４】
ＣＲ３は、内部に冷却媒体が常時循環する構造を持つ回転冷却ロールである。ＣＲ３の表面に用いることができる材料としては、粗面加工を施した硬質クロムメッキや、セラミック溶射コートなどが挙げられる。なかでも、セラミック溶射コートを用いたロールの方が、モノマーの付着がより少なく、好ましい。
【００３５】
ＣＲ３から剥離されるフィルム２の温度は、ＣＲ３の表面温度の設定により自由に選ぶことができる。上記のようにフィルム２がポリアミドフィルムである場合には、好ましくは１５〜６０℃の範囲である。この温度は、ＣＲ３の内部を循環する水の温度を変更したり、ＣＲ３の表面粗さを変更したりすることにより、調節可能である。ただし、１５℃以下では、常温雰囲気下での操業時にＣＲ３の表面に水滴が露結しやすく、水膜による密着斑の発生が製膜上のトラブルとなりやすい。温度の上限である６０℃は、ポリアミド樹脂のガラス転移点より高い温度である。これより高温になると、ＣＲ３からの剥離が困難となり、その剥離応力によってフィルムが縦方向に伸ばされるために、その厚みや平坦性が大きく損なわれやすくなる。
【００３６】
本発明の製造装置によって得られたキャストフィルムは、更に延伸して延伸ポリアミドフィルムとすることができる。
【００３７】
その延伸方法としては、縦または横方向の一軸延伸、逐次二軸延伸、同時二軸延伸、など各種を挙げることができる。なかでも、ポリアミドフィルムに関しては、逐次二軸延伸、同時二軸延伸を適用することが好ましい。更に同時二軸延伸方法としては、クリップの駆動方式でパンタグラフ式、スクリュー式、リニアモーター式などがあるが、本発明では、特にリニアモーターによってクリップが個別駆動される方式が、倍率変更の容易さや高速走行性に優れていることから、最も好ましい。
【００３８】
本発明の製造装置によってフィルム化することができるポリアミド樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６６が代表的なものであるが、その他にナイロン１１、ナイロン１２等の単独重合体も使用可能である。これらのポリアミド樹脂同士の混合物や共重合体等も使用することができる。上記ポリアミド樹脂には、公知の添加剤、たとえば安定剤、酸化防止剤、充填剤、滑剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、着色剤などを含有させてもよい。
【実施例】
【００３９】
本発明をより理解しやすくするために、比較例および実施例を挙げて具体的に説明する。しかし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下の実施例、比較例における特性値の測定方法は、次の通りである。
【００４０】
（１）異物のカウント
インライン異物検知器で大きさ０．２ｍｍ□以上の異物をフィルム全巾マップで監視し、長さ４０００ｍ当りの平均異物数を計算した。尚、モノマー落下に起因した異物以外も含まれるが、画像解析の結果、その割合は非常に小さいものであった。異物検知器には、ヒューテック社製「ＭａｘＥｙｅ．Ｆ（カメラＳＣＨＭ４０２５）」を使用した。
【００４１】
二軸延伸ポリアミドフィルムの異物数の判定を次の基準で行った。
○：異物数良好     ５個未満／４０００ｍ
△：異物数限界     ５個以上〜２０個未満／４０００ｍ
×：異物数不良     ２０個以上／４０００ｍ
【００４２】
（２）厚さムラの測定
フィルムの巾方向をＴＤ方向、フィルムの流れ方向をＭＤ方向と称する。
【００４３】
赤外線厚み計で二軸延伸ポリアミドフィルムの厚みをＴＤ方向に２５ｍｍピッチで測定し、更に、このＴＤ方向の各測定点での測定をＭＤ方向に１００ｍピッチで４０回行い、ＴＤ方向各測定点におけるＭＤ方向４０点の最大偏差値をその点の厚さムラとした。
【００４４】
赤外線厚み計は、ＮＤＣインフラレッドエンジニアリング社製（赤外線透過型センサ「ＴＦＧ７１０」）を使用した。
二軸延伸ポリアミドフィルムの厚みムラの判定を次の基準で行った。
【００４５】
○：厚さムラ良好     厚さムラ１．０μｍ未満
△：厚さムラ限界     厚さムラ１．０μｍ以上〜２．０μｍ未満
×：厚さムラ不良     厚さムラ２．０μｍ以上
【００４６】
実施例
６５ｍｍ口径の押出機、６３０ｍｍ巾のＴダイス、φ６００ｍｍのＣＲを用いて、ポリアミド樹脂を押出し、厚み１５０μｍのキャストフィルムを、速度４０ｍ／ｍｉｎで製膜した。次に、得られたキャストフィルムを５０℃に設定された吸水処理装置に通した後、連続して、同時二軸延伸機にて縦方向に３．０倍、横方向に３．３倍に延伸し、厚み１５μｍの二軸延伸ポリアミドフィルムを得た。
【００４７】
エアーナイフ装置は６００ｍｍ巾とし、エアーナイフ先端とＣＲの間隔は３ｍｍにセットし、エアーナイフ装置より空気を流速３０ｍ／ｓｅｃで吹き出して、溶融フィルムをＣＲ表面に押し付けるようにした。ＣＲは表面の温度を２０℃に調整した。
【００４８】
副ノズルは、内径φ１０ｍｍのステンレス管にφ２ｍｍの穴を軸心方向に１０ｍｍピッチで一列配置したもの（中央は垂直、左右の穴は垂直方向に対する傾斜角が２０°）をスリットノズルに対しフィルムの流れ方向の上流側と下流側とに設け、スリットノズルのリップ面から５０ｍｍ離した位置に空気の吹き出し口を設置し、その吹き出し方向を調節して固定した。副ノズルからスリットノズルの外壁に沿って吹く空気の流速は６ｍ／ｓｅｃとした。
【００４９】
その結果を表１に示す。２４ｈｒ経過しても異物数は２個／４０００ｍで良好であった。厚さムラは０．８μｍで、異常変動は起きなかった。
【００５０】
比較例
実施例と比べて、副ノズルを用いない構成に変えた。それ以外は実施例と同様にして、二軸延伸ポリアミドフィルムを得た。
【００５１】
その結果を表１に示す。１２ｈｒ経過で異物数は２１個／４０００ｍとなり、異物数不良であった。更に厚さムラは２．６μｍとなり、異常変動が起きた。
このため、製造されるフィルムの品質確保のために、ラインを停止してクリーニングを実施せざるを得なかった。
【００５２】
【表１】
2012006271.tif 000003
【符号の説明】
【００５３】
１    Ｔダイ
２    ポリアミドフィルム
３    ＣＲ
４    エアーナイフ装置
５    スリットノズル
６    副ノズル
８    空気
【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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