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片材製造方法及片材製造用噴嘴的製作方法

2023-09-21 04:58:05

專利名稱:片材製造方法及片材製造用噴嘴的製作方法
技術領域:
本發明涉及一種片材的製造方法及製造片材用噴嘴。
背景技術:
以往,聚酯、聚丙烯、聚醯胺、聚碳酸酯的薄膜等片材一般是由圖5所示工序製造的。
在圖5中,由擠壓機1擠出熔融材料,隨後利用齒輪泵2使排出量達到一定值後,經過過濾器3除去雜物,由噴嘴4在與排出方向垂直相交的噴嘴寬度方向(與紙面垂直相交的方向。以下也簡稱寬度方向)中擴寬方式排出成片材化的片材10,接著由冷卻輥5對片材10進行固化成型,經過拉伸裝置6的拉伸等工序後,由卷繞機7卷收。片材寬度方向厚度輪廓由厚度計8進行測定,在製造成品水平的片材時,由厚度控制器9算出現在厚度輪廓測定值與目標值之差(厚度偏差),反饋給噴嘴4以形成為目標值。
在片材製造裝置中的噴嘴,設計為寬度方向上可獲得均勻厚度的形式。例如,以聚酯薄膜為例,因聚酯有優良的特性,常被用於磁記錄媒體用基膜、電容等電絕緣、印刷板等OA等各種工業用途,但在這些用途中,要求薄膜厚度的尺寸精度較高。因此,降低膜厚偏差是極為重要的。在製造樹脂片材時,廣泛採用T型模方式或塗層吊架模方式的噴嘴。在設計噴嘴時,主要以片材寬度方向厚度均勻為目標確定熔融材料的流路形狀。更具體來說,通過對用於寬度方向擴寬熔融材料的集流腔和擠成片狀的前端間隙形狀進行控制,能任意地決定片材寬度方向的厚度分布,根據這種定形方法也可以把厚度偏差控制在1%以內。T型模方式是把前述集流腔變大,儘量減小這部分的壓力損耗,由前端部間隙決定排出量的設計。塗層吊架模方式是減小集流腔的斷面面積以便提高壓力損耗,把熔融材料在寬度方向上擴寬成塗層吊架形,利用在中央部形成扇形狀間隙處達到壓力平衡,來確保寬度方向排出量的分布的設計。一般來說,塗層吊架模方式會使噴嘴處熔融材料通過的時間變短,因能防止熔融材料異常滯留或變劣,最近廣泛被採用。利用這種設計方法可使片材寬度方向厚度偏差約為1%。
圖6表示噴嘴的一般結構。噴嘴通常是由集流腔部11和前端部構成的,集流腔部11把經過過濾器流出來的熔融材料在寬度方向上擴寬,前端部是由一對唇13組成的,在唇間具有窄縫隙12,該縫隙12用於把熔融材料作為片材排出。由於通過控制該前端部縫隙形狀或溫度就可以任意地決定片材寬度方向厚度分布,大多數情況下利用噴嘴來調整片材厚度。縫隙形狀的調整常常採用的方法有在前端部唇部處沿噴嘴寬度方向並列的多個調整螺栓14進行擰轉的方法,或者在螺栓上內裝筒式加熱器15或外裝套筒式加熱器加熱螺栓、利用螺栓的熱膨脹使螺栓伸縮來改變間隙形狀的方法,依賴這種決定間隙形狀的方法,也可以把片材的厚度偏差控制在1%以內。噴嘴體的加熱一般採用在噴嘴寬度方向插入多個筒式加熱器17以進行加熱的方法等。噴嘴溫度的測定是通過在唇部附近或集流腔附近的孔穴中配置上電熱偶18a、18b進行測定的。噴嘴的固定是用固定螺栓19在寬度方向中無偏置等均勻擰裝的。
把獲得設計片材厚度偏差為如在1%以內的樹脂片材為目標進行制膜,但實際上排出熔融樹脂後測定片材寬度方向厚度偏差時,常常存在有10-30%的厚度偏差。
其原因可能是熔融樹脂內壓擴大了唇部之故。日本專利第2598617號公報公開了考慮過這些因素的噴嘴。其中公開的技術是緩和壓力擴張影響的技術,即在以往的塗膜吊架模方式中,通過把集流腔上部即熔融樹脂入口側的距前端部出口的高度從中心部朝端部漸漸變低,使唇部緊固螺栓也隨著這種基線漸漸變低,與之相對,在寬度方向上這種高度實際上是一定的,通過把唇部緊固螺栓的高度在寬度方向上緊固成一定,就能緩和由內壓引起的壓力擴張影響。
不過,根據發明人的認識,以聚酯為例,在把熔融聚酯擠壓排出量為1000kg/小時的情況下,在這種塗膜吊架模方式設計中,噴嘴內部壓力變得相當高,雖然在寬度方向上噴嘴開放程度基本上容易一定,但在用於把塗膜吊架模方式設計上重要的寬度方向的排出量變成一定的使壓力變平衡的扇形部中二個唇部的間隙變大,破壞了設計中的壓力平衡,結果容易產生排出量不均的問題,即片材厚度偏差變大的問題。
另一方面,在前述T型模方式中,沒有做過類似的試驗。
此外,要考慮的其它原因是,加熱噴嘴引起的噴嘴變形,這種變形會導致厚度不均。
作為加熱方法的現有實例,如特開平9-277343號公報所記載的那樣,已知的結構有從模具料鬥側朝噴嘴前端方向插入筒式加熱器的結構或為使噴嘴寬度方向溫度基本均勻在噴嘴寬度方向上插入筒式加熱器的結構。
但是,如特開平9-277343號公報所公開的那樣,當把筒式加熱器插入時,因沿筒式加熱器徑向傳導熱,形成以這種筒式加熱器為中心向外的溫度變低的溫度分布。所以,這種溫度分布引起的熱膨脹會隨溫度分布產生歪扭變形。的確,在結構為沿噴嘴寬度方向插入筒式加熱器的情況下,雖會使寬度方向加熱基本均勻,但從噴嘴模具料鬥至前端產生溫度分布,會因固定螺栓等的約束點的關係發生變化。由此產生厚度偏差。
另外,在從噴嘴把熔融樹脂排出後由冷卻輥後鑄塑進行縱橫兩軸拉伸時,會產生冷卻輥的冷卻偏差、縱拉伸時的輥溫偏差及轉動偏差以及橫拉伸時的拉幅機內溫度偏差及風速偏差相加後複雜的厚度偏差,這時,常常要用噴嘴厚度調整機構使寬度方向厚度均勻化。這種情況下,常會因噴嘴調整機構調整過大而使噴嘴永久變形。
這些因素會使排出初期厚度偏差變大,用厚度計對此測定厚度,根據測定的厚度,用噴嘴調整機構調整厚度,但要達到成品標準的厚度偏差需要非常長的時間。如果成品標準的厚度偏差要求值高或物品厚度超過10μm,即使花上24小時也不會達到成品的標準。
因此,在這期間既會浪費原料也會浪費資金,產生使生產能力降低等的問題。此外,因排出的片材厚度達不到設定值,調整中心值偏差較大,並且隨後的工序因消除厚度偏差要對噴嘴調整機構進行過度調整,常常會產生使噴嘴永久變形等問題。一旦噴嘴永久變形,必然不會形成原本設計的流路形狀,在對前端部間隙進行調整的情況下,這種調整既不會達到所需要的形式也不能獲得目標厚度分布。
另外,片材的光滑性(厚度偏差)不僅取決於噴嘴而且還取決於熔融態片材和冷卻輥間的緊貼力。只要把冷卻輥表面粗糙度精加工成光滑面中最大高度Ry至0.5μm,熔融狀態的片材完全與冷卻輥緊貼,片材就能獲得接近冷卻輥光滑性的狀態。一旦熔融態片材與冷卻輥的緊貼力變弱,轉動冷卻輥時片材與冷卻輥間進入的空氣量變多,就會引起粒狀空穴缺陷,所以,為了獲得片材的表面光滑性,要利用提高緊貼力的措施把片材卷繞在冷卻輥上。圖7所示實施例是一般提高熔融態片材與冷卻輥緊貼力的方法,圖7a是在熔融材料的落地位置處吹噴空氣獲得緊貼力的方法,圖7b是使用壓輥21進行緊貼的方法,最普通的如圖7c所示所用的方法,它是在熔融狀片材落到冷卻輥上的位置附近配置產生高壓電的電極22,通過電極放電,利用帶電片材與冷卻輥的靜電引力進行緊貼(以下,稱靜電施加法)。
靜電施加法是一般廣泛使用的方法,比吹噴空氣法等更能獲得片材與冷卻輥間在寬度方向中均勻的高緊貼力,且不會產生使用壓輥方法那樣的粘著缺陷等,並且,裝置還能小型化,這是操作性等良好的原因。
靜電施加法利用電極22放電的電荷使片材帶上電,只要帶電的電荷量Q變大也能提高緊貼力,帶電電荷量與電極22周圍電場強度E成正比地增加,而遠離電極距離L位置的電場強度E與距離L成反比。即關係為Q∝E∝(I/L),隨電極越接近片材,帶電量越增加,片材與冷卻輥的緊貼力就會上升,即使在冷卻輥的旋轉速度增加的情況下,也不會產生侵入空氣的缺陷等,所以能獲得光滑的片材。
但在使用靜電施加法的以往技術中,電極接近片材時會產生下面的問題,即,片材在從噴嘴縫隙排出後至下落到冷卻輥上之間,在與片材寬度方向垂直的相交面內,片材軌跡因在制品部與端部處是不同的,產生有使片材完全不帶電的點。如

圖1c和d所示,表示說明這種現象的模式。圖1c是在與片材寬度方向垂直的面內使片材軌跡模式化的示圖,d是噴嘴、冷卻輥、片材端部作動的模式化示圖。特別是端部比片材製品部更厚的情況下,相對片材製品部的軌跡23,端部軌跡24因其重力先下垂。隨後,因利用冷卻輥5牽引,片材上的急劇張力加大產生寬度方向縮頸現象,這時片材端部產生翹尾現象,端部軌跡會比製品部位置高出來。因此,下落到冷卻輥上的位置在制品部與端部處不同。一旦產生這種狀態,電極22接近到製品部最有效距離時,在端部處電極與片材過於接近,電極與片材間產生火花放電,會損傷片材。為了避免火花放電,遠離電極就能不使製品部帶有效電荷。此外,因片材落地位置A和B錯開著,在寬度方向上帶電不一樣,也不能在片材的端部獲得與冷卻輥的緊貼力。即,產生不能使片材牽引速度提高的不良問題。
作為解決這些問題的措施,如特開昭59-106935號公報中記載的如下內容。即,根據表示噴嘴與冷卻輥間片材動態的值(從噴嘴至冷卻輥間的片材長度、片材寬度方向縮頸量等)所求的參數P,定性地說明了片材端部翹尾的好壞。記載有根據文獻1能找出最適參數P,能把片材翹尾變小使電極接近,能輕易把冷卻輥引起的片材牽引速度提高到40m/min以上高速,在實施例中還記載有60m/min的例子,但是,本發明人對文獻1的記載進行的驗證實驗表明,當速度達到62m/min以上時,即使參數P是最適當的,也不能排除進入的空氣,不能獲得良好狀態的片材。
在特開昭59-106935號公報中,沒有記載達到最適參數P的具體手段,作為製造方法,具體實施有困難。即使在特開昭59-106935號公報所述的最適參數P條件下,也不能達到所謂片材端部翹尾變小的效果。
本發明人重複檢驗研究結果表明,以往技術中的這些問題並不都是片材的問題,特別是在片材製品部與端部的厚度有差異的情況下,這些問題顯著。對於片材製造來說,近年來片材薄膜化要求大幅度增加。但是,為了防止依次二軸拉伸工藝中縱向拉伸的曲折,並且,雖然依次同時適合於二軸拉伸工藝的雙方,但為了橫向拉伸工藝的挾持,必須要維持片材端部的厚度原樣。當製品部與端部厚度差異顯著時,由於片材端部在重力影響下會以近垂直方向狀態下垂,引起製品部與端部的軌跡高度差,導致熔融材料落地點偏移現象更顯著。本發明人反覆進行實驗研究,特別是當端部厚度比製品部厚度超過二倍時,這種現象更明顯,即,即使根據特開昭59-106935號公報所述,片材牽引速度在超過60m/min的高速下,也不能獲得光滑性良好的片材。
發明目的本發明的目的是提供一種片材製造方法和片材製造用噴嘴,是在片材製造中,以60m/min以上高速穩定地進行把從噴嘴排出的熔融材料牽引到冷卻輥上的工藝,並且能獲得厚度偏差小的光滑片材。即,提供一種用於使片材高效地帶電的在噴嘴與冷卻輥間製品部與端部軌跡關係及電極位置的最適條件,而且還提供一種實現最適條件的手法以及使用用於對從噴嘴排出片材後工藝中產生的厚度偏差進行調整的噴嘴調整機械進行厚度偏差調整,噴嘴及其機構上也不會產生過度的永久變形,並且即使把噴嘴從室溫加熱到接近熔融材料溫度也能夠根據設計排出熔融材料的片材的製造方法及片材製造用噴嘴。

發明內容
為了解決上述問題,本發明人經刻苦鑽研的結果實現了以下所述的本發明。即,本發明的這種片材製造方法,是把從形成在噴嘴上的縫隙中排出的熔融材料形成片材且使該片材與輥接觸進行固化的片材製造方法,其特徵在於排出時形成具有比片材寬度方向中央部的厚度厚2-80倍厚度的片材端部,並且,從噴嘴排出至接觸到輥的熔融材料寬度方向各部軌跡的分布寬度h在15mm以下。所謂這種熔融材料的寬度方向各部軌跡分布寬h是指與片材寬度方向正交的面內中片材軌跡在寬度方向各部中怎樣程度的偏移,是表示在制品部及端部不同軌跡的與片材寬度方向垂直面內的最大差值。
本發明的這種片材製造用噴嘴是從噴嘴縫隙排出熔融材料而形成片材的噴嘴,其特徵在於具有至少在噴嘴縫隙中央部中加熱熔融材料的熔融材料加熱裝置和位於縫隙端部附近相對縫隙中央部獨立地對熔融材料的溫度進行調整的端部熔融材料加熱裝置。端部熔融材料加熱裝置例如可以是在噴嘴內部具有讓噴嘴內熱交換流體流通的流路的結構。例如在對噴嘴寬度方向端部附近和/或端部熔融材料的流動進行封止的側板上可以具有讓用於對熔融材料的溫度進行調整的熱交換流體流過的流路。
附圖簡要說明圖1表示本發明與以往技術中片材形態的簡圖;圖2是作出本發明片材形態的製造裝置簡圖;圖3是作出本發明片材形態的製造裝置簡圖;圖4是作出本發明片材形態的噴嘴簡圖;圖5是製造一般片材的工藝簡圖;圖6是製造一般片材的噴嘴簡圖;圖7是一般片材冷卻工藝的簡圖;圖8是作出本發明片材形態的製造裝置簡圖;圖9是表示本發明噴嘴的簡圖;圖10是圖9剖面簡圖;圖11是圖9外面簡圖;圖12是圖10外面簡圖;圖13是表示以往噴嘴的簡圖;圖14是圖13剖面簡圖;圖15是圖13外面簡圖;
圖16是圖14外面簡圖;圖17是表示本發明噴嘴加熱方法的簡圖;圖18是圖17所示加熱裝置的簡圖;圖19是本發明噴嘴的簡圖;圖20是本發明噴嘴的簡圖;圖21是本發明噴嘴的簡圖;圖22是本發明噴嘴的簡圖;圖23是圖22剖面簡圖;圖24是圖22外面簡圖;圖25是圖23外面簡圖;圖26是本發明噴嘴側板的簡圖;圖27是本發明噴嘴側板的簡圖;圖28是本發明噴嘴的簡圖;圖29是本發明噴嘴的簡圖;圖30是本發明噴嘴的簡圖;圖31是說明一般摩擦阻抗的簡圖;圖32是本發明加熱裝置構成的簡圖;圖33是對本發明噴嘴壁厚進行測定的簡圖;圖34是本發明加熱裝置構成的簡圖;圖35是本發明加熱裝置構成的簡圖;圖36是表示本發明噴嘴溫度測定方法的簡圖;圖37是表示本發明噴嘴A唇寬度方向溫度偏差的曲線圖;圖38是表示本發明噴嘴B唇寬度方向溫度偏差的曲線圖;圖39是表示一般噴嘴A唇寬度方向溫度偏差的曲線圖;圖40是表示一般噴嘴B唇寬度方向溫度偏差的曲線圖;圖41是表示使用本發明噴嘴的拉伸工藝前片材寬度方向厚度偏差的模式圖;圖42是表示使用本發明噴嘴的拉伸工藝後片材寬度方向厚度偏差的模式圖;圖43是表示使用一般噴嘴的拉伸工藝前片材寬度方向厚度偏差的模式圖;
圖44是表示使用一般噴嘴的拉伸工藝後片材寬度方向厚度偏差的模式圖;圖45是表示使用本發明噴嘴的拉伸工藝前片材寬度方向厚度偏差的模式圖;圖46是表示使用本發明噴嘴的拉伸工藝後片材寬度方向厚度偏差的模式圖;圖47是表示使用一般噴嘴的拉伸工藝前片材寬度方向厚度偏差的模式圖;圖48是表示使用一般噴嘴的拉伸工藝後片材寬度方向厚度偏差的模式圖;圖49是表示本發明熔融材料狀態的模式圖。
最佳實施形式本發明的片材製造方法是把從噴嘴前端縫隙排出熔融材料形成片材並利用冷卻輥把前述片材冷卻後進行固化的片材製造方法,其特徵在於能對前述噴嘴的片材寬度方向端部中的熔融材料排出時的溫度相對中央部獨立地進行調整。
本發明的片材製造方法是從形成於噴嘴前端的縫隙排出熔融材料形成片材並利用冷卻輥把前述片材冷卻後固化的片材製造方法,其特徵在於以前述噴嘴的片材寬度方向端部中的熔融材料排出時的溫度比中央部平均溫度更低的方式排出前述熔融材料。
當片材寬度方向端部厚度比製品部厚2倍以上時,在剛從噴嘴縫隙排出熔融材料後,因片材端部厚度加重,由於重力的影響使端部比製品部片材流動方向更下垂。因此,片材製品部和端部的軌跡分布寬度h的最大值變大。變成這種狀態時,下垂的片材端部因至落到冷卻輥上的距離變短,被冷卻輥急速牽引,產生了較大的縮頸現象,端部翹起現象顯著。這種狀況表示為圖1(c)、(d)。
另一方面,把本發明可高速拉引片材的片材最佳狀態示意地表示成圖1(a)、(b)。即使在片材端部厚的情況下,也能把軌跡23、24間距離(軌跡分布寬h)變小,因在片材端部沒有急劇牽引,縮頸或片材端部捲曲變小,能接近電極22。結果能高速穩定地牽引片材。
作為把軌跡分布寬度h變小的方法之一,可以採用實施例所示調整熔融材料溫度的方法,使片材製品部與端部的接觸冷卻輥位置在片材寬度方向中是均勻的。通過調整片材端部的溫度使片材張力最適化,使片材軌跡的分布寬度h變小。不過,在片材端部厚度比製品部厚度大80倍的情況下,因端部過重,即使由溫度來進行調整也難以調整軌跡的分布寬度h。軌跡的分布寬度h可以低於15mm,低於8mm較好。最好狀態是片材端部厚度是製品部厚度的3倍以上、且30倍以下,h小於5mm。
可以調整熔融材料的溫度以使片材製品部與端部的接觸到冷卻輥的位置在片材寬度方向中變成直線。例如,在噴嘴和冷卻輥間,在從片材寬度方向看把片材軌跡投影在與片材寬度方向正交面內圖形中,把片材最初接觸到冷卻輥的位置設為A,最後接觸位置設為B,可以把連接A和B的冷卻輥外周面最短周長距離L控制在10mm以內,在7mm內較好,最好在3mm內。由此,能使電極進一步接近片材,使冷卻輥的牽引速度提高。
可以把片材最初接觸到冷卻輥的位置A(最上遊點A)控制在從冷卻輥外周面頂點沿冷卻輥外周面兩側75mm的範圍內,在50mm範圍內較好,最好在30mm範圍內,在靜電力的基礎上,片材重力方向有效地進行作用,能使片材與冷卻輥貼靠力達到最大效果。
為了達了上述片材狀態,把噴嘴縫隙前端部配置為與冷卻輥轉動方向反向,從通過冷卻輥轉動中心的垂直線排出熔融材料。
把從噴嘴縫隙前端部排出熔融材料的方向與最初接觸冷卻輥的點A中冷卻輥切線方向之間的角度定為30-70°,最好是實施例所示的50-65°。
在從噴嘴前端部形成的縫隙排出熔融材料並用靜電引力貼靠到冷卻輥形成片材的製造方法中,如實施例所示,可以把噴嘴寬度方向端部中熔融材料的溫度調整為製品部中的最高溫度與最低溫度的平均值以下。
在此,所謂冷卻輥外周面頂上點,是指在通過冷卻輥轉動中心的垂直線與冷卻輥外周面相交點中的、比轉動中心更上部的點,圖2中以C點表示其位置。以下,簡稱為冷卻輥頂上C。所謂熔融材料排出方向,是指與噴嘴前端部形成的縫隙拉伸方向平行的方向。以下,簡稱為縫隙方向。把卷取最終製品部時在端部切落的部分稱為片材端部,把作為製品部出廠的部分稱為製品部。
本發明的片材製造用噴嘴是把熔融材料從縫隙排出變成片材的噴嘴,是配置有加熱裝置的噴嘴,該裝置具有加熱上述唇部件,以使形成前述縫隙的一對唇部件至少一方的寬度方向溫度偏差的大小相對從前述縫隙排出的熔融材料溫度與室溫差的絕對值在3%以內,最好在1%以內。
在此,所謂寬度方向是指,使用前述噴嘴使熔融材料片材化時、與片材寬度方向平行方向為寬度方向。前述唇部件寬度方向的溫度偏差大小是指多點測定沿寬度方向的測定直線上的溫度、其測定值的最大值與最小值的差,在本發明中,前述唇部件寬度方向溫差是唇部表面溫度,即唇部件的表面溫度,在下述定義的位置處測定。在圖36中圖示了唇寬度為1200mm的噴嘴例。圖36(a)表示從B唇側觀看噴嘴的側視圖,圖36(b)表示(a)中V-V剖面圖。圖示中,把噴嘴及片材寬度方向示為X,與噴嘴寬度方向正交的方向為Y,鉛垂方向為Z。在把唇部件沿寬度方向X六等分的位置上,用熱電偶測定了Y向斷面中唇部件外周面處自唇下面沿Z向30mm點處、自唇上面沿一Z向20mm點處及前述二點沿Z向中間點處三點的表面溫度。把這三點的平均值作為寬度方向中該位置的溫度。在寬度方向中取五點觀測該溫度後,把其最大值與最小值之差作為溫度偏差大小。
熔融材料的溫度通常是在前述集流腔寬度方向中數點埋入熱電偶進行測定的,用其平均值表示,在本發明中,熔融材料的溫度是用噴嘴出口熔融材料的溫度表示的。測定可以用輻射溫度計測定從噴嘴出口排出的熔融材料。作為這種測定所用的輻射溫度計,例如,可以使用株式會社開艾斯(キ-エンス)制「紅外線輻射溫度計IT2-50(探頭(センサ-部)IT2-01)」(商品名)等。
另外,本發明的片材製造用噴嘴是把熔融材料從縫隙排出變成片材的噴嘴,具有形成前述縫隙的一對唇部件的至少一方的加熱裝置,這種噴嘴的特徵在於前述加熱裝置是一體形成的加熱體,且滿足下列關係式L0<L<1.2×L0 (I)(這裡,L0表示A唇及B唇的寬度方向長度,L表示A唇及B唇寬度方向加熱體的長度。)在從其外部加熱前端部上形成的縫隙的反面時,加熱的溫度分布從外側向內側會有溫度偏差,如果從外部加熱的加熱量在寬度方向中基本均勻,就能變成朝向內側中心部均勻的溫度分布,加熱變形是在寬度方向中基本具有一定開閉度的變形。
另外,加熱體的溫度分布偏差大小可以小於0.5℃。加熱體的溫度偏差大於0.5℃時,被加熱的唇部的加熱表面溫度分布已經變成0.5℃以上的溫度分布,不理想。加熱體的長度比一對唇部件的長度短時,唇部件端部的溫度因放熱而變低,不理想,長於1.2倍以上時加熱器導熱面積過大,消費的電力會多於必要的數量。最好在從模具料鬥側向噴嘴前端方向上一體形成加熱體。
本發明的這種片材製造用噴嘴是把熔融材料從縫隙排出變成片材的噴嘴,形成前述縫隙的一對唇部件的至少一方配置有加熱裝置,其特徵在於前述加熱裝置是由在前述唇部的寬度方向中配列的分別能獨立地調整溫度的N(N=2,3,…)個加熱體構成的,且滿足下列關係式dn≤t且(Ln/dn)≥0.1且L0<La<(1.2×L0)(n=1,2…N-1) (II)在此,L0是指一對唇部件寬度方向長度,Ln是從一端數第n個加熱體的寬度方向長度,dn是從一端數第n個加熱體和第(n+1)個加熱體間寬度方向間隙的距離,t是加熱的唇部件平均壁厚。以下說明在此稱作平均壁厚的計算方法。從把在形成前述縫隙的一方唇部(B唇)的另一方唇部(A唇)的相對面沿從前述唇部前端朝向集流腔的方向伸出的面開始至與唇部縫隙的相反面為止的最短距離線上的唇部長度作為寬度方向平均值。以圖33為例說明平均值的求取方法。以B唇的與A唇對置面中從唇前端朝向集流腔伸出的平面作為P平面,在圖33(a)中表示P平面的模式圖,圖33(b)中表示與噴嘴寬度方向正交的斷面即S平面的模式圖,在圖33(c)中表示S平面的斷面圖。如圖33(c)所示,測定排出方向中均勻的五個位置的長度,把A唇側定為ta1、ta2、ta3、ta4、ta5,把B唇側定為tb1、tb2、tb3、tb4、tb5,則把tsa=(1/5)×(ta1+ta2+ta3+ta4+ta5)作為A唇寬度方向S平面的壁厚tsa,同樣,把B唇中tsb=(1/5)×(tb1+tb2+tb3+tb4+tb5)作為B唇寬度方向S平面的壁厚tsb。在這些S平面中沿唇寬度方向取五點,這五點的平均值為t。La表示N個加熱體的長度Ln與加熱體間的間隙的距離dn的總和。並且,在此,n表示從1至N-1的整數。n是只要使朝向唇從左數時和從右數時的任何一方滿足條件即可的數。
對實施例來說,圖32(a)、圖32(b)、圖32(c)中表示加熱體與唇的距離的關係。圖32是表示僅把加熱B唇及A唇的加熱體取出後從作為唇前端的熔融樹脂的出口側觀看入口側時的示圖。圖32(a)表示N=2的實施例,圖32(b)及圖32(c)表示N=6的實施例。70a、70b、70c表示B唇的實施例,71a、71b、71c表示加熱B唇的加熱體。表示在噴嘴縫隙相反側上配置著的加熱體71a、71b、71c的部分。
因此,對於寬度方向溫度來說,即在分割的加熱體處存在溫度高的部分(在N種情況下有N個高溫分布),也可以避免產生較大溫度偏差。所以,結果能避免溫度偏差引起的唇部不均勻的熱變形。其中,由於dn≤t,相對噴嘴內流動的熔融樹脂附近的唇溫度各個加熱體溫度高低差(溫度偏差)變小,熔融樹脂溫度偏差變小,即不會產生熔融樹脂粘度偏差(不均),寬度方向流量偏差(厚度偏差)變小。
作為可以防止加熱體處產生高溫部的方式,最好採用在N-1個加熱體間的間隙中用良導熱體連接,再在前述加熱體與前述噴嘴之間配置均熱板。
在此,良導熱體使用導熱率在10W/(m·K)以上的材料製成的部件,導熱率大的材料一般為金屬製成的,最好是銅或鋁。作為實施例,圖34表示加熱體與良導熱體的關係。圖34是表示只把加熱B唇及A唇的加熱體及良導熱體取出後,從作為沿加熱體前端的熔融樹脂出口側觀看入口側時的示圖。90是B唇,91a、91b、91c、91d、91e、91f是加熱體,92a、92b、92c、92d、92e是良導熱體,該實施例使用的是銅。
對於均熱板來說,使用導熱率在10W/(m·K)以上的材料製成的部件,可以使用一般的金屬部件,作為導熱率高的材料,可以使用銅或鋁,最好是用吹砂磨蝕法等把表面粗化形成均勻的表面粗糙度,用氧化鉻等放射率高的材料塗層。
作為實施例,在圖35中表示了加熱體與均熱板的關係。圖35是表示只把B唇及對B唇加熱的加熱體及良導熱體取出後,從作為唇前端的熔融樹脂出口側觀看入口側時的示圖。90是B唇,91a、91b、91c、91d、91e、91f是加熱體,93是均熱板,該實施例中使用鋁板,用吹砂磨蝕法把該鋁板表面粗化,使表面粗糙度均勻。
當設想被加熱的噴嘴放熱時,加熱裝置可以是沿寬度方向分割為多個加熱體,分別能獨立地調整溫度。根據這種方法,對沿寬度方向放熱影響不同的場合有效。
最好是用絕熱材料對噴嘴唇部相反側的加熱體外周部進行保溫。這樣就能減少放熱引起的熱散失影響,即使不對加熱體作太多的研究,效果也會很好。
作為絕熱材料只要是導熱率低的材料且具耐熱性的材料就可以,最好使用陶瓷纖維或鋁纖維制的絕熱材料。例如,可以使用尼奇阿斯(ニチアス)制的「細花線(フアルンフレツクス)」(商品名)或「紅棉(ルピ-ル)」(商品名)或者特恩卡(テンカ)制的「特恩卡阿路塞恩(テンカアルセン)」(商品名)等。
加熱裝置可以是使用燈管或紅外線或遠紅外線的加熱裝置。當利用這種光加熱時,由於使用輻射熱加熱可使在A唇和B唇前端部間形成的間隙相反側的噴嘴外周能達到均勻熱量,因此比較理想。例如,使用沿唇寬度方向連接的一燈管即在唇寬左右處有電極、在唇寬度方向中使長形圓管狀物中放電的燈管,多個燈管在寬度方向中基本均勻並列,通過使與在離A唇和B唇前端部間形成間隙的相反側的噴嘴外周面的距離相等,從而可以沿寬度方向進行均勻加熱。另外,為了在噴嘴外周面中容易吸熱,把表面粗化,並且塗黑可以提高輻射率。
其他的方法有,給前述A唇和/或前述B唇通直流電加熱時,使A唇和/或B唇因焦爾熱直接從內部發熱使溫度變均勻。作為接通電流的方法,例如在A唇和/或B唇二處開有電極用穴,並切削陰螺紋,插入螺釘由螺釘部作為電極接通電流。二處電極位於儘量與唇寬度方向兩端部接近的位置,把一端作為一電極(正極),一端作為另一電極(陰極)就能均勻加熱。
另外,對前述A唇和/B唇也可以使用高頻感應加熱。在這種情況下,因A唇和/或B唇從內部加熱,可以把溫度變均勻。
此外,最好是A唇和/或B唇壁厚基本是均等的。在此,對於壁厚來說,如先前說明的,是指從把形成有間隙部的B唇的與A唇對置面沿從前述唇前端向前述集流腔的方向伸出的面起至與唇間隙相反側的面為止最短距離線上的唇部長度。以將B唇的與A唇對置面沿從唇前端朝向集流腔的方向伸出的平面作為P平面的模式圖表示在圖33(a)中,圖33(b)中表示與噴嘴寬度方向正交的斷面即S平面的模式圖,在圖33(c)中表示S平面的斷面圖。如圖33(c)所示,測定垂直方向中均勻的五個位置的長度,在A唇側定為ta1、ta2、ta3、ta4、ta5,在B唇側定為tb1、tb2、tb3、tb4、tb5,在這些S平面中沿唇寬度方向取五點,把相對這二十五個點平均值的最大值與最小值之差稱作偏差。當壁厚基本均勻時,從噴嘴周邊至內部溫度分布變成一定,溫度差引起的熱膨脹可以形成在噴嘴本體壁厚向中均勻分布的形態。另外,壁厚偏差在其平均值的10%以內,並且,使用滿足(I)式的一體形成的加熱體,或滿足(II)式那樣的具有間隙的方式使用多個加熱體,當從外部對A唇和/或B唇前端部間形成的間隙的相反側面加熱時,熱傳導與距離成正比地傳導,並且利用從一體形成的加熱體或間隙設定得比平均壁厚更小的多個加熱體的熱傳導幹涉,在熔融材料流路附近中,容易把溫度偏差控制在熔融材料與室溫的差絕對值的3%以內,並且,相對熔融材料的溫度進行的加熱也能均勻地進行,效果非常好。
此外,前述A唇和/或B唇的後部中,沿寬度方向基本均勻地賦予固定力的固定部件可以是與噴嘴本體相同的材料。當噴嘴本體部件產生溫度偏差時,當該固定部件的熱特性即溫度、熱膨脹、導熱率的不同時,固定部件與A唇及B唇安裝面中產生限定點而成為歪扭變形式連接。
另外,本發明的這種噴嘴是把熔融材料從縫隙排出變成片材的噴嘴,其特徵在於配置有端部密封部件,該端部密封部件能對形成前述縫隙的一對唇部至少一方的寬度方向兩端面分別可滑動地賦能。其中,前述端部密封部件為由固定在唇部件上的端部壓製件賦能的結構。並且,配置有對噴嘴加熱的加熱裝置,使寬度方向溫度偏差大小控制在相對片材化的熔融材料溫度與室溫的差絕對值在3%以內。
因此,因沒有對唇部件的寬度方向端部進行約束,利用熔融材料的內壓及噴嘴的熱膨脹變形,使噴嘴前端間隙開度在寬度方向上一定,不會產生厚度偏差。即使唇部件端部側板的溫度與唇部件的溫度不完全相同也不會因溫度差引起膨脹量差異,所以伸長差引起的約束力不會起作用,並且,由於均勻加熱使寬度方向溫度偏差的大小控制在相對片材化的熔融材料溫度與室溫的差絕對值在3%以內,噴嘴變形是在寬度方向中基本均勻的變形,不會產生寬度方向的厚度偏差。不過,在排出量進行變化,在這時,通過調整制膜速度可解決。作為即使由唇部件形成的縫隙在寬度方向上有一定開度也難以產生厚度偏差的設計,是將與縫隙寬度方向垂直斷面的斷面積低於集流腔斷面積的1/20,並且,前述縫隙可以採用是從前述縫隙的集流腔部朝向唇前端部長度的1/4以下的T型模方式。也可以採用塗膜吊架模方式,但如現有技術所述的那樣,對應於唇間隙開張量設計上的壓力平衡受到破壞後產生寬度方向厚度偏差需要預先預測上述厚度偏差的設計,不過,實際上預測較難,抑制厚度偏差更難。因此,根據T型模方式結構,希望能發揮超出採用前述塗膜吊架模方式的日本專利2598617號中公開的技術的性能。
由於基本均勻加熱,使寬度方向溫度偏差大小相對於片材化的熔融材料溫度與室溫的差絕對值在3%以內,即使加熱噴嘴,在噴嘴寬度方向中也容易均勻變形,更能發揮超出特開平9-277343號公報中所公開技術的性能。
端部密封部件端部壓力最好滿足下述條件式(III)μF<P<F [Pa] (III)
在此,μ是端部密封部件相對唇部的靜摩擦係數,F是壓力,P是熔融材料的內壓。
這裡的摩擦係數μ是用以下實例所述的傾斜法測定的。如圖31所示,緩慢傾斜置有重W的物體的平面,在某角度下物體克服摩擦開始滑動,這時的角度稱作摩擦角θ。此處的摩擦係數定為μ,摩擦力是物體垂直於平面的壓力Wcosθ與μ的乘積μWcosθ。與沿該面的滑動力(Wsinθ)相除得出μ=tanθ,所以,測定摩擦角就能得出該靜摩擦係數。作為簡便的方法,有類似這種方法的方法,即,也可採用在水平方向上牽引物體,測定物體開始動作瞬間的推力的水平法。作為用這種原理的市售測定器已知的有「摩擦係數測定器94I型(HEIDONトライボギアミユ-ズ)」。
隨後,計算壓力F,如根據螺釘結合力得出壓力F,鏍釘的結合力是按JIS規定的鏍釘直徑和擰合扭矩計算的,例如,根據《JIS幾種機械設計製圖便覽》(大西清著,理工學社發行)中記載的記算方法進行計算。根據使用多少枚這種螺釘,計算出對端部密封部件的壓力,因本發明中的F是換算壓力,可以根據所用端部密封部件面積按比例求出。
實際上壓力測定,例如可以是在唇部與壓件之間夾持市購的壓力測定膜(富士壓膜(プレスケ-ル))進行測定。其測定原理是使用在支承體中央部塗布有發色劑層和顯色劑層的膜,發色劑層中的微膠囊在壓力作用下受損,其中的發色劑吸附於顯色劑,在化學反應的作用下發色。其它方法還有使用市購的「接觸式測定儀(尼斯達(ニツタ)株式會社制)」的測定方法,這種方法是,使配置有並列電極的二枚片材組合成探測片,利用相應壓力的電阻值變化來進行測定。
內壓P是根據噴嘴流路設計中流到噴嘴的熔融材料在單位時間內輸入的排出量,利用壓損式、連續式、壓力平衡式算出的。實際上熔融材料的內壓是使用市購的「樹脂壓力傳感器(株式會社小型(ダイニスコ)制)」等測定的。市購有各種類型的傳感器,把其裝在擠壓機至噴嘴的流路中就能測定該區的內壓。
所謂滿足上述(III)式,是指端部壓件的壓力比集流腔寬度方向端部中熔融材料的內壓大,即不會產生熔融材料的漏溢,並且,上述內壓比端部密封部件與唇部間的摩擦力大,意味著密封部件與唇部間摩擦不會阻礙內壓引起的唇前端部開張。當要阻止這種唇部開張時,即當在內壓下唇部的前端部相對端部密封部件不滑動時,唇部前端部寬度方向端部不會像沒有針對內壓引起這種開張的阻礙因素的寬度方向中央部那樣開張。也就是,在寬度方向中央部與端部,唇部開張程度變得不同,縫隙在寬度方向中變得不均勻。如果滿足上述條件式(III),內壓引起的唇前端部開張度在寬度方向中基本均勻,即使內壓變動,因只是整體排出量變動,會產生寬度方向排出量分布形狀幾乎不變化的狀況。通過調整固化片材過程的速度,就能簡單地調整整體排出量,在排出開始後的早期階段就能獲得所期望的厚度分布。
另外,端部密封部件材質最好是由前述熔融材料內壓引起的變形在彈性變形範圍內的材質。因此,可以是熔融材料不會從端部漏溢的材質。進一步來說,端部密封部件的材質最好是相對唇部件(如不鏽鋼)的靜摩擦係數小於0.2。當靜摩擦係數大於0.2時,壓力變大,即,根據(III)式,壓力大至五倍以上時,唇部在端部受到約束,因中央部的唇間隙由熔融材料的內壓擴開,會有樹脂片材厚度的不均有中央部變成凸形形狀的情況。當靜摩擦係數小於0.2時,在壓力大的情況下,即使根據(III)式壓力大至五倍以上時,利用調整機構使唇端部成滑動狀,即不會使熔融材料漏溢,也不會產生由唇端部約束引起的厚度偏差。所以,端部密封部件與唇部接觸面的摩擦係數最好小於0.2。上述靜摩擦係數等特性實際上也可以利用噴嘴所使用的溫度來獲得。
例如,在製造聚酯片材的情況下,因大多數是把熔融樹脂的溫度上升至300℃的,最好是端部密封部件在300℃中都能滿足上述摩擦係數。作為滿足這些條件的材質,如果使用金屬,可以用鋁或不鏽鋼表面研磨的部件或銅、磷青銅等,如果使用樹脂,如有聚醯亞胺系樹脂「貝斯派路(ベスペル)」(太有和(デユポン)制)、「TI聚合物」(東樂制)、「優比毛路(ユピモ-ル)」(宇部興產制)等。另外,為了不傷害唇部,可以使用比唇部材質表面硬度更低的材料。
「貝斯派路(ベスペル)」的特性是在300℃高溫下摩擦係數小,所以是適合的。
本發明的這種噴嘴是把熔融材料從縫隙排出形成片材的噴嘴,這種噴嘴在形成前述縫隙的一對唇部件中至少其中一方唇部件在成對的唇部側寬度方向一樣平坦的對置面,且在前述唇部件的中央部間形成有沿寬度方向延伸的集流腔。
這種噴嘴的特徵在於,只在與具有前述對置面的存部件的B唇成對的存部件A唇中只設置有對前述縫隙大小進行任意調整的厚度調整裝置。
調整側的A唇通過調整使唇的前端變形,而對置著的B唇側為了成為A唇調整機構的基準,因儘可能避免變形,不包含(特別是機械的)調整機構。對於加工來說,B唇沒有複雜的結構,可以把與A唇對置的面製成平坦的。在A唇中,前端部也可以不製成複雜的結構而是平坦的。
例如,要得到厚10μm的樹脂片材,把A唇和B唇的縫隙設為t,考慮到進行把縱向拉伸五倍、橫向拉伸三倍的二軸拉伸的情況。理論上,因排出量是以前端部間隙3次方成正比地進行變化的,當間隙只變形了±Δt時,產生下述關係式(IV)範圍的排出量偏差。但是,在這情況下忽略了伴隨體積減小的寬度變化,即縮頸。
K(t-Δt)3≤{Q=K(t)3}≤K(t+Δt)3……(IV)K是比例常數,Δt是變位量,Q是排出量。
例如,在t=2mm,A和B唇一方的間隙面的噴嘴寬度方向上的平面度為20μm的情況下,把K=1代入式(IV)時,排出量偏差為0.97<Q=1.0<1.03,從噴嘴直接排出後的片材厚度偏差為6%。在此所謂平面度是指,表面最大高度和最小高度之差,測定方法可以使用如在精密平臺上用精密的三座標測定器使度盤指示器在噴嘴寬度方向滑動讀出最大變位來進行測定。
在t=2mm的情況下,A及B唇一方的間隙面的噴嘴寬度方向平面度為10μm時,剛從噴嘴排出後的片材厚度偏差變為3%。
隨後,在拉伸工序中,因具有厚度薄處易拉伸而厚度厚處不太被拉伸的傾向,會使厚度偏差進一步擴大。
因此,對於用作磁記錄媒體用帶等厚度偏差精度嚴格的製品等來說,為了把這種厚度偏差變小,使用噴嘴調整機構可以使厚度調整到製品標準厚度偏差的程度。結果,存在的問題是調整要花費較多時間,即使達到製品標準的厚度偏差,會使具有調整機構的唇前端部過度變形,之後不能維持製品標準的厚度偏差。
因此,要把唇前端部的平面在寬度方向中,其最大高度與最小高度之差控制在20μm以內,最好把最大高度與最小高度之差控制在10μm以內。
從加工方面來說,只進行前端平坦加工,因整體結構傾斜等是誤差的主要因素,B唇相對A唇的面整個都是平坦的,最好是整面上最大高度與最小高度之差在10μm以內。特別是在利用於片材厚度在10μm以下的磁記錄媒體用帶的情況下,對厚度偏差精度的要求高,因組裝噴嘴的組裝精度極大地影響著厚度偏差,因此B唇相對A唇的面要完全平坦化。這樣,容易加工,並且容易達到加工精度,也容易組裝。因B唇側沒有調整機構,沒有調整引起的變形,調整時的基準面穩定,在A唇側的調整機構中,相對控制量,最好是A唇及B唇間隙的調整量(操作量)相對應來構成調整機構。而在具有調整機構的A唇進行變形的情況下,也能把B唇校正到基準,所以非常理想。即使具有殘留永久歪斜這樣的變形,也可以很經濟地只更換A唇。與A唇和B唇均有調整機構的情況相比很有利。也就是說,只在A唇中設置有調整機構是理想的。根據這種理由,在A唇中要有在寬度方向中擴寬熔融材料的集流腔。也可以設置在B唇側,在集流腔部由接受的熔融材料的內壓引起B唇變形。這種情況下,長時間使用會產生變形而不利。另外,從B唇加工角度來看,因集流腔部的切削會在B唇上殘留加工變形,進而產生的問題是前端部的精度不是設計的那樣等,所以,B唇側上最好沒有集流腔。即B唇相對A唇的面變成平坦形狀。另外,B唇相對A唇對置面的反相面也可以是平坦的。最好是與相對A唇的對置面基本為平行的面。這樣組裝時在對置於A唇面的反相面中重力朝下方把B唇置於平臺等平坦的固定臺上,在與A唇相對的面上配合A唇進行組裝的情況下,位置偏移的可能性降低能更精確地簡便地進行組裝。如果B唇的與A唇相對的面的相反面為同與A唇的相對的面基本平行的面,因熱變形均勻,能構成更高精度的前端部間隙。
調整機構是由前述A唇上的調整裝置使前端部進行機械變位並對與B唇前端部的間隙量進行調整的厚度調整裝置。作為調整裝置,可舉出的方式有給由馬達與直動機構組合而成的唇部前端部變位可調裝置、壓壓元件、磁致伸縮元件、靜電元件、加熱體賦熱後利用熱膨脹使調整機構伸縮。最好是採用對高溫狀態下也可穩定使用的加熱體給予熱量,以伸縮調整機構的方式。也可使用把A唇前端溫度用加熱體等調整、使熔融材料粘度變化來調整厚度的方法。利用溫度進行的厚度調整常要使用於微調。
在集流腔寬度方向中央部至少80%中與A唇和B唇的間隙部的寬度方向正交的斷面的斷面面積低於前述集流腔斷面面積的1/20,並且前述間隙最好是從前述間隙部的集流腔部朝向唇前端的長度的1/4~1/200。
樹脂片材的端部如特公昭63-7133號公報所公開的那樣,如在兩軸拉伸的情況下,因時時要把使橫拉伸縮小或縮頸穩定性的端部變厚,至少是在變成製品部的80%中,與A唇和B唇的間隙部的寬度方向正交的斷面的斷面面積低於前述集流腔斷面面積的1/20,並且通過使前述間隙成為從前述間隙部的集流腔部朝向唇前端的長度的1/4-1/200,所以容易把設計上寬度方向厚度偏差控制在5%以內。
在此,把前述間隙作成從前述間隙部的集流腔部朝向唇前端的長度的1/4-1/200的理由在於,當間隙比從前述間隙部的集流腔部朝向唇前端的長度的1/4大時,集流腔部即使變大,在重力的作用下從唇間隙排出溶融樹脂比熔融樹脂沿寬度方向擴寬更容易,這是導致寬度方向厚度偏差的原因,時常會產生排出脈動;而當間隙小於該長度的1/200時,由於熔融材料內含物產生肋狀疵點,或由於在唇部前端處熔融材料比間隙大的邊碴效果,在唇下部附著熔融材料而變成眼垢狀,在這種情況下,常常會產生肋狀疵點。
為了簡易地構成這種結構,最好採用T型模方式。由此可簡單地使樹脂片材寬度方向厚度偏差變小。
本發明的這種片材製造裝置的特徵在於具有這種片材製造用噴嘴。
進一步來說,本發明的片材的特徵在於是利用這種片材製造裝置及製造方法製造的。
下面,用示圖來說明本發明的片材製造方法及片材製造用噴嘴的一實施例。但本發明並不限定於此。
圖2及圖3是表示用於造出本發明片材的製造裝置構成的一實例簡圖。在圖2及圖3中,4是噴嘴,5是冷卻輥,22是使片材帶電的電極,10是片材,25、26是攝入各個噴嘴與冷卻輥間的片材軌跡映像的鏡頭及其對照片進行圖形解析的裝置。
圖2中的噴嘴配置在比通過縫隙前端與冷卻輥的中心的垂直線更位於轉動方向的反向側處。這樣容易使片材落到冷卻輥上的位置落在冷卻輥中心線附近,這是最好的實施方式。在片材牽引速度慢的情況下,也可把片材牽引角度近垂直方向使噴嘴縫隙前端處於冷卻輥中心線附近。
噴嘴及冷卻輥的大小沒有特別的限定,在使片材接觸冷卻輥頂上附近時,為了只能使片材的接觸面近水平,冷卻輥的直徑可以大些。多數情況下冷卻輥的直徑為1.0m左右,最好是使用2.0m左右的大型冷卻輥。
冷卻輥的表面是由所製造的片材特性確定,如果表面粗度最大高度Ry為0.5μm就能獲得光滑的片材。不用說若是低於0.5μm更光滑的表面粗度則更好。在片材光滑度要求不太高的情況下,表面粗度的最大高度Ry也可以為1.0μm。
使片材帶電的電極,可以使用金屬絲狀電極、片狀電極等種種方式。
對於噴嘴的縫隙方向,與片材最初接觸到冷卻輥的點A的切線方向(片材牽引方向)形成的角度θ可以比90°小,為30-75°較好,最好在50-65°的範圍內。這樣,因片材的牽引相對從噴嘴縫隙的排出能順利進行,能把片材軌跡分布寬度h變小。
為了把片材排出角度達到上述適合值,較好的方法之一就是使噴嘴傾斜安裝,但有時角度調整、安裝精度等比較複雜。這時,如圖2所示,使用只使縫隙角度變傾斜的構造的噴嘴是最好的方法。
片材厚度測定如圖8所示,在冷卻輥5與拉伸工序6間插入與厚度計8同樣的拉伸前片材厚度計31,在聯機在線中由監測裝置32測定厚度。即使在沒有導入厚度計的情況下,也可以從冷卻輥上剝離片材、採取片材樣品在離線中測定其厚度。
圖3所示25、26是簡便高精度測定片材軌跡分布寬度h的一例。在該手法中,由鏡頭記錄從端部沿寬度方向觀看片材的影像,用圖形解析求出片材軌跡的分布寬度h。詳細求解片材軌跡分布寬度h的方法如圖1c所示,把片材製品部軌跡中任意位置S處的法線與端部軌跡交點作為T,S-T間的距離就是h。在圖像解析裝置中附加的功能有計測被攝入映像任意兩點的距離,只要有該功能就能簡便精確測定。攝入圖象的鏡頭使用了解析度特別高的鏡頭。根據本方法也能同樣測定片材的接觸位置。
對製作本發明片材狀態的較佳噴嘴結構實施例,由圖4表示了其簡圖。圖4中,16是用端部封閉熔融材料的側板,27是密封熔融材料接觸面的密封件,28是用於通過密封件對流過噴嘴端面的熔融材料加熱的平板加熱器,29是用於加固密封件的擠壓螺釘,30是用於對集流腔附近溫度進行調整的冷卻配管。
為了調整片材軌跡分布寬度h,調整噴嘴寬度方向端部的熔融材料溫度的方法是簡便且精確度高的手法。圖4所示的噴嘴結構可以對寬度方向端部處的溫度進行調整。平板加熱器28為與密封件一同加熱端部的熔融材料的結構。平板加熱器雖是裝有由樹脂制的橡膠加熱器(ラバ-ヒ-タ-)等的簡易類型,但時常處於近300℃的噴嘴加熱部是金屬制的。也可以是裝有筒式加熱器的加熱方式。
在噴嘴端部中從側板向噴嘴上面設置的冷卻孔是以冷卻端部熔融材料溫度為目的而設置的孔,是利用內部流過空氣進行冷卻的簡便方法,很容易對溫度調整。冷卻劑除了溫水外,也可以使用蒸汽等。
密封熔融材料的部件可以是依靠擠壓螺釘29壓入而以某種程度被壓癟的形式進行密封的部件,作為材質可以是SMS板或鋁等。即使使用樹脂系的「特氟隆」或「貝斯派路」等原材料,也能獲得可靠地密封。
在利用上述結構的裝置製造片材時,首先從噴嘴排出熔融材料,把片材卷附在冷卻輥上並提高牽引速度。可以在這時不用電極,等上升到目標速度後對電極進行調整,最好是一邊配合片材軌跡的分布寬度h、電極位置、牽引速度一邊漸漸進行調整。這種操作手法既可以用人手的手動操作方法也可對一系列動作進行編程而進行自動調整的方法。
當調整h時配合上下述記載進行調整時,可以把熔融材料中央部與端部軌跡變成更相近的狀態。在圖49中表示了從噴嘴到冷卻輥間熔融材料的軌跡。為了方便起見,把圖49中的水平方向設為x,把垂直方向設為y進行說明。
從圖49來看,在熔融材料的寬度方向各部軌跡中,從噴嘴排出熔融材料時中央部與端部所成角度ψ可以在20°以內,如果在10°以內更好。這樣容易調整軌跡分布寬度h。
在熔融材料從噴嘴排出到接觸到冷卻輥上的寬度方向各部軌跡中,熔融材料寬度方向中央部的軌跡處於比端部的軌跡更垂直方向上方的良好的狀態。這樣能把給熔融材料賦予靜電引力的電極接近熔融材料。
另外,把在上述狀態下對熔融材料賦予靜電引力的電極向熔融材料下落的垂線距離可以定在3mm以內,最好是定在2mm以內。
為了把熔融材料的狀態進行這樣的調整,採取的方法是對噴嘴寬度方向的溫度進行調整。
如上所述,製造片材時可以把片材製品部與端部的軌跡分布寬度h變小,因能把片材與電極距離確定在最適位置關係處,能穩定地高速牽引片材。結果能大幅度地降低成本。
下面說明噴嘴的最佳實施例。圖9是本發明噴嘴一實施例的寬度方向斷面簡圖;圖10是與該噴嘴寬度方向正交的斷面簡圖,表示圖9中X-X斷面;圖11是該噴嘴寬度方向正視簡圖;圖12是該噴嘴側視簡圖。
噴嘴是由A唇1和B唇2二個對置面對置組合成的。在A唇1中,如圖11所示把多個調整機構部件14大致沿寬度方向等間隔配置,在調整機構部件14內埋入能分別控制加熱量的加熱體15。由圖中未示出的電源通過電線對加熱體15通過電流而賦予熱量。使該調整機構部件14熱膨脹來推壓著A唇34的前端部,把與B唇35的間隙12變窄。控制流過加熱體15的電流量即熱量,就能利用調整機構部件的熱膨脹控制推拉。
A唇34和B唇35利用多點支撐部件19相結合。A唇34具有把熔融材料在寬度方向中擴寬的為空洞部的集流腔11,在寬度方向的整個寬幅中設置有從集流腔連通著的空隙部即前端部間隙12。B唇35的與A唇34相對的面101加工精度達到寬度方向最大高度與最小高度之差為10μm。
如圖10和圖12所示,在A唇34外側配置片材加熱器36,在B唇35外側配置片材加熱器37,並且,在片材加熱器36的外側配置有絕熱材料33,在片材加熱器37的外側配置絕熱材料33,且在唇上部配置絕熱材料33,以儘量不向與噴嘴相對側上散發加熱器的熱量,或者散放被加熱噴嘴的熱量。片材加熱器36及37如圖11的片材加熱器36a、36b、36c、36d、36e所示,因使噴嘴寬度方向溫度均勻,在寬度方向被分割,相應各片材加熱器,如圖11、圖12所示地設置有測溫體(鉻鎳鋁鎳等熱電偶)38a、 38b、38c、38d、38e,嚴格測定寬度方向溫度並控制成均勻的。
如圖9、圖12所示,通過固定在A唇34中的端部擠壓部16a和固定在B唇35中的另一端部擠壓部16b以比噴嘴內部熔融材料內壓更大力的推壓編號為27的端部密封部件。端部擠壓部件16a與端部擠壓部件16b是分開部件的理由在於,當兩者為一體且分別對A唇和B唇加強固定時,端部擠壓部件約束著A唇和B唇,在熔融材料內壓作用下使唇間隙張開的情況下,因與噴嘴寬度方向中心部相比,兩端部唇間隙開張小,因此,本發明內壓導致的開張度會阻礙噴嘴寬度方向中基本均勻的功能。這樣,除了利用內壓能防止間隙在寬度方向不均勻的效果,即使端部擠壓部件16a及端部擠壓部件16b的熱膨脹進而端部密封部件27的熱膨脹與A唇及B唇的熱膨脹完全不一致,因不會產生由熱膨脹差引起的端部約束,容易使噴嘴寬度方向處唇間隙的張開量成一定。
噴嘴由集流腔側部件與A唇及B唇這三個部件構成時的實例表示在圖19-21中。模具料鬥側部件44與A唇34是用A唇側點支撐件45i1、45j1、45k1、45l1、45m1結合的,模具料鬥部件44與B唇35是用B唇側點支撐件45i2、45j2、45k2、45l2、45m2結合著的。噴嘴的加熱是由上部片材加熱器80及A唇側的側面片材加熱器81以及B唇側的側面片材加熱器82進行的。
其他的加熱方法實例如圖17中所示噴嘴斷面圖。在A唇與B唇前端部間形成的間隙的相反面外側配置有遠紅外線加熱器群40,其外側配置有輻射遠紅外線的輻射板42,從而在A唇與B唇前端部間形成間隙的相反面上均勻地供給輻射熱。同樣,在B唇側也配置有遠紅外線加熱器群41以及輻射遠紅外線的輻射板43。在圖18中表示了從圖17的P向觀看的局部透視圖。這是橫跨A唇及B唇寬度方向整體使用一根遠紅外線加熱器並從集流腔向噴嘴前端方向中配置數根形成的結構。在這種構成中,能高效地把遠紅外線加熱器的輻射熱供給噴嘴,並能對A唇及B唇前端部間形成間隙的相反面進行均勻加熱,從而使噴嘴的散熱平衡變好,形成非常好地加熱形態。
下面說明噴嘴的其他實施形式。圖22是用於製造本發明樹脂片材的噴嘴寬度方向斷面簡圖;圖23是用於製造本發明樹脂片材的噴嘴的與寬度方向正交斷面的簡圖,表示圖22中X-X斷面;圖24是用於製造本發明樹脂片材噴嘴中寬度方向正面圖的簡圖;圖25是用於製造本發明樹脂片材噴嘴的側視簡圖。
該噴嘴是由A唇34和B唇35二個相互的對置面對置組合成的。在A唇34中,如圖24所示,把多個調整機構部件14大致沿寬度方向等間隔配置,在調整機構部件14內埋入能分別控制加熱量的加熱體15。由圖中未示出的電源通過電線通上電流使加熱體15賦予熱量。使該調整機構部件14熱膨脹推壓A唇1的前端部,把與B唇35的間隙變窄。控制流過加熱體15的電流量即熱量,利用調整機構部件的熱膨脹進行推拉控制。
A唇34和B唇35利用多個點支撐部件19結合。A唇34具有把熔融材料在寬度方向中擴寬的空洞部即集流腔11,在寬度方向的整個寬幅中設置有從集流腔連通著的空隙部即前端間隙12。B唇35相對A唇34的面101加工精度達到寬度方向最大高度與最小高度差為10μm。
在圖22中,點支撐部件19群是由按圖22所示的集流腔11的各部熔融材料的內壓Pa、Pb、Pc、Pd、Pe與連接用X號所示的各壓力的重心位置和各點支撐部件19線段長度La、Lb、Lc、Ld、Le分別相乘的力矩相等的方式配置的19a、19b、19c、19d、19e構成的。也就是說,按Pa×LaPb×LbPc×LcPd×LdPe×Le的形式配置的。各點支撐部件在圖23面內方向的各個中心位置處用點支撐部件固定著A唇34和B唇35。因此,由於熔融材料的內壓力矩在寬度方向中基本是均勻的,前端部的開張量在寬度方向中也基本均勻。
噴嘴由集流腔側部件與A唇及B唇這三個部件構成的實例如圖28-30所示。結合集流腔側部件與A唇的各點支撐部件45是由以圖29所示的集流腔11各部熔融材料的內壓Pi、Pj、Pk Pl、Pm與連接用X號所示這些壓力的重心位置和固定集流腔側部件與A唇各點支撐部件45連接線段長度Li1、Lj1、Lk1、Ll1、Lm1分別相乘的力矩相等的形式配置的45i1、45j1、45k1、45l1、45m1構成的。也就是說,是按Pi×Li11P×Lj11Pk×Lk11Pl×Ll11Pm×Lm11的形式配置的。結合集流腔側部件與B唇的各點支撐部件45,是由按圖29所示集流腔11的各部熔融材料內壓Pi、Pj、Pk、Pl、Pm與用X號所示這些壓力的重心位置和固定集流腔部件與B唇的各點支撐部件45連接線段長度Li2、Lj2、Lk2、Ll2、Lm2分別相乘的力矩相等的形式配置的45i2、45j2、45k2、45l2、45m2構成的。也就是說,是按Pi×Li2Pj×Lj2Pk×Lk2Pl×Ll2Pm×Lm2的形式配置的。
如圖22、圖25所示,利用固定在A唇34中的端部擠壓部件16a與固定在B唇35中的另一端部擠壓部件16b以比噴嘴內部熔融材料內壓更大力推壓編號為27的端部密封部件。端部擠壓部件16a與端部擠壓部件16b是分開部件的理由在於,當兩者為一體且分別對A唇和B唇牢固固定時,端部擠壓部件約束著A唇和B唇,在熔融材料內壓作用下使唇間隙張開的情況下,因與噴嘴寬度方向中心部相比,兩端部的唇間隙張開小,因此,本發明內壓導致的張開度會阻礙噴嘴寬度方向中基本均勻的功能。
圖26表示噴嘴端部結構的另一實例,A唇側擠壓部件16a及B唇側擠壓部件16b如圖26所示加工成錐狀,用在與部件16a及部件16b組合的具有錐體的部件46推壓端部密封部件27。根據這種結構,通過簡單地調整部件46的錐體部件寬度就容易構成對端部密封部件賦予壓力的結構。這樣既不會使熔融材料外漏也能順利地進行厚度調整。
圖27表示噴嘴端部結構的另一實例。把A唇側擠壓部件16b加工成圖27所示的錐狀,利用B唇側擠壓部件16a上安裝的螺釘29,通過在部件3的方向調整錐狀部件47,就調整了朝向端部密封部件27上的壓力。因此,形成給端部密封部件27更簡便容易賦予壓力的結構。這樣既不會使熔融材料外漏也能順利地進行厚度調整。
實施例1(1)噴嘴的製造製造圖4所示形狀的噴嘴,並構成圖2、3、8所示的片材製造裝置。縫寬1m,在縫間隙2mm(唇前端部間隙設定為2mm)的噴嘴中,從間隙部處的集流腔部向唇前端的長度為50mm。這時在噴嘴寬度方向中心部中與前端間隙部的寬度方向正交斷面的斷面面積為集流腔斷面積的1/36。A唇與B唇固定部件19配置成與噴嘴寬度方向前端平行的固定部件螺釘19群。噴嘴材質使用不鏽鋼類的SUS630。從A唇和B唇外周面至集流腔的壁厚最短距離在195mm至213mm的範圍內,計算從伸出面至與間隙部相反側的面最短距離在寬度方向平均值五點的平均厚度,該伸出面是把形成間隙部的B唇的與A唇相對的面從唇前端伸向集流腔的方向的伸出面,A唇與B唇的平均厚度為210mm。在B唇中的與A唇的對置面是放在三座標切削機上加工後用精密研磨機研磨的。隨後,測定平面度即測定唇寬度方向的最大高低差。放在精密臺盤上用精密的三座標測定器測定讀取在噴嘴寬度方向中使度盤指示滑動的最大變位。從前端間隙部的集流腔部朝向唇前端長度方向以10mm間隔測定五處,全都在9μm以內。A唇的調整機構在寬度方向中以20mm間距配置。作為端部密封部件,用10mm厚的「貝斯派路」。所使用的「貝斯派路」對SUS630的靜摩擦係數在常溫下為0.2,在300℃為0.1。摩擦係數的測定是用與唇部件為相同材料的SUS630作成圖31所示傾斜部件的傾斜法求出的。
(2)噴嘴組合體及加熱把B唇載置在水平設置的臺盤上,把與A唇側對置面201的反面202向下,在朝上的A唇側相對面201上對著B唇側對置面101載置A唇,用螺釘固定部件19固定,就能簡單精確地組裝。其中,把A唇的與B唇對置面201及相反面202相互平行精確組裝。對端部密封部件的壓力因在設計上內壓壓力為9.8×105Pa(10kgf/cm2),所以用3.92×106Pa(40kgf/cm2)的壓力擠壓。壓力是在壓力測定片「富士擠壓器」上預先擰上螺釘測定成為上述壓力扭矩而進行測定的,用測定的扭矩擰緊螺釘。這時,確定端部密封部件不受破壞的彈性變形範圍。用11個加熱器(寬度方向大小為91mm的加熱器無間隙地並列設置)加熱被組裝的噴嘴至280℃,組裝到圖8所示的制膜裝置中。用絕熱材料覆蓋住噴嘴及加熱器外周。絕熱材料用尼奇阿斯(ニチアス)制的鋁纖維「紅棉(ルピ-ル)」氈狀物。被加熱的噴嘴溫度是用K型熱電偶(38a-e)即鉻鎳鋁鎳系熱電偶橫跨過噴嘴內部細部測定的。作為噴嘴內部溫度,是在A唇及B唇寬度方向11個點處、在從形成間隙部的B唇的與A唇對置面中從唇前端朝向集流腔方向伸出的面至與該間隙相反面最短距離的中央面中的寬度方向11點處,以及在A唇與B唇前端部間形成間隙的反相面方向中約5mm點處沿寬度方向11個點處進行測定,共計在一側唇處測定了33個點處的溫度。但是,因集流腔部是不能測定的,在該部分中,測定了從集流腔面朝噴嘴內部為5mm的點。因噴嘴散熱結果使端部處溫度變低。在寬度方向端部中,把可獨立控制的加熱器的溫度設定為約高5℃。其結果經測定從形成間隙部的B唇的與A唇對置面中從唇前端朝向集流腔方向伸出的面至朝與該間隙相反面方向中的溫度偏差為從外周向內部溫度梯度約5℃,相對離A唇與B唇組合面的距離相同的面,溫度分布變為±1℃。把A唇噴嘴寬度方向溫度分布表示在圖37中,把B唇噴嘴寬度方向溫度分布表示在圖38中。A唇與B唇寬度方向溫度偏差大小是用熱電偶測定的唇表面溫度表示的,即用與唇間隙相反側的面的表面溫度表示的,該表面溫度為,在將唇沿寬度方向六等分(167mm間隔)的位置處,從與寬度方向正交方向的斷面的外徑線上(即描繪唇表面的畫線)的唇最前端部看,在排出方向反相側30mm的點位、從唇最後端部為在排出方向20mm的點位以及在唇最前端部與最後端部的排出方向中間點位共三點位處的表面溫度。取這三點的平均值,在寬度方向中取五點觀測該溫度的平均值為284℃,最大值與最小值差為2℃。這時的熔融材料為聚對苯二甲酸乙二酯聚合物的溫度是用輻射溫度計在噴嘴出口處對片材狀熔融材料測定的,為280℃,室溫為25℃。
(3)片材制膜使用以上所述式樣的裝置,首先,把從噴嘴按200kg/hr排出量擠壓出的熔融材料以轉速為5m/min的轉動速度卷繞在冷卻輥上。隨後,把設置在冷卻輥上的電極電壓升至3kV。起動圖像解析裝置以測定這種狀態中片材軌跡分布寬h,並開始對冷卻輥牽引速度漸漸進行增速。增速時由排出量增加、冷卻輥牽引速度增加、電極的電壓調整與定位、片材厚度測定與調整、 h的測定、噴嘴側板的溫度調整反覆進行h的順序調整。在冷卻輥上,片材厚度在制品部是150μm、端部是500μm。為使片材下落接觸位置到達冷卻輥中心線,把縫隙前端設置在從冷卻輥的中心線向與片材牽引方向反相側水平方向為90mm、從頂上起垂直方向為20mm的位置處。一邊調整片材間軌跡距離h,一邊使下落接觸位置A、B間偏差變為2mm的方式進行調整。使用集流腔附近的熱電偶把噴嘴製品部溫度調整為289℃,把端部溫度調整為286℃,把片材軌跡的分布寬度h變為1.3mm。這時,片材中央部與製品部間角度ψ為11°。結果是,電極與片材距離能近1.9mm,在電極電壓為7.0kV的條件下,能把冷卻輥的片材牽引速度增速至91m/min。不會有厚度不均勻的問題,能順利地獲得良好表面的片材。
(4)初期厚度偏差評價其次,為了對初期厚度偏差進行評價,調整了膜厚度。把從噴嘴排出的在冷卻輥上鑄塑化的片材的初期寬度方向厚度分布表示在圖41中。平均厚度是150μm,片材寬度方向厚度偏差為5μm相對厚度為3%,得到了若干個中央部變為凸型的片材。把在縱向拉伸、橫向拉伸後的片材初期厚度分布表示在圖42中。平均厚10μm的片材寬度方向厚度偏差為5%。形成了若干個中央部變為凸型的片材。
(5)制膜作業隨後,基於用厚度計8測得的縱橫拉伸後的寬度方向厚度數據,由賦予加熱體脈衝波形的負載比(接通率)控制相應於寬度方向厚度位置中A唇的各厚度調整機構部件的溫度。在此所謂的接通率例如若把10秒內接通加熱5秒而剩餘5秒內斷開加熱器進行控制則接通率為50%。控制接通率使測得的厚度數據與目標厚度之差為零,利用熱膨脹調整機構部件的長度,通過推拉A唇前端部位置來對A唇與B唇的間隙進行調整,從而調整了片材的厚度。使獲得拉伸後的片材厚度偏差達到1.5%。片材變為基本是平坦狀的片材。用與制膜機聯動的中間卷收機卷收幅寬約為3m的片材,再一邊對該中間卷輥的膜開卷,一邊切割中心與邊部以卷繞到二輥上。卷繞輥的卷為Φ168mm,被卷片材的幅寬為1.2mm,長約10,000m。該膜最終卷收的片材卷狀卷材形狀為卷寬1.2m,直徑為453mm,寬度方向直徑偏差為200μm,可以獲得非常好的卷狀。膜進入工序後約1小時獲得了一級製品水平的磁記錄媒體用片材卷狀物。把至製品化的時間約1小時看作是直到在中間卷收機上卷收到幅寬約3m片材之前將膜通過工序的時間,是直至其後的製造成製品卷狀物的時間。
實施例2(1)噴嘴的製造與實施例1相同,製造圖9-12、22-27、34、35所示形式的噴嘴,如圖2、3、8所示地構成片材製造裝置。以下記載了與實施例1不同之處。
A唇與B唇的固定部件19如圖22-25所示,是從朝向噴嘴寬度方向端部從唇前端與鉛直方向傾斜地進行配置的。相對中央部螺釘19,端部螺釘配置在其30mm的上方。作為端部側板結構,如圖27所示,是從A唇側用密封部件擠壓螺釘29用楔作用對端部進行密封的結構。
(2)噴嘴組配件及加熱對端部密封部件的壓力因設計內壓為9.8×105Pa(10kgf/cm2)壓力,所以,用4.15×106Pa(40kgf/cm2)的壓力壓著。壓力是通過在壓力測定片「富士擠壓器」上預先扭上螺釘測定成為上述壓力的扭矩而成的,利用被測定的扭矩固定螺釘。這時,確定端部密封部件不被破壞的彈性變形範圍。端部密封部件的擠壓只是操作密封部件推壓螺釘29,就能很有效均勻地推壓密封部件。
(3)片材制膜使用上述結構的裝置開始制膜。在冷卻輥上的片材厚度在制品部是110μm、端部是480μm。為使片材下落接觸位置到達冷卻輥中心線,把縫隙前端設置在從冷卻輥的中心線至與片材牽引方向相反側在水平方向為85mm、從頂上至垂直方向為18mm的位置處。一邊調整片材軌跡的分布寬度h,一邊使下落接觸位置A、B間偏差為3mm的方式進行調整。對於噴嘴的溫度條件,使用集流腔附近的熱電偶把噴噴製品部溫度調整為290℃,把端部溫度調整為289℃,把片材軌跡的分布寬度h變為0.6mm。這時,片材中央部與製品部所成的角度ψ為6°。結果,電極與片材距離能接近到 1.3mm,在電極電壓為6.4kV的條件下,能把冷卻輥的片材牽引速度增速成103m/min。不會有厚度不均勻等特殊問題,能順利地獲得良好表面的片材。
(4)初期厚度偏差評價其次,為了對初期厚度偏差進行評價,調整了膜厚度。把平均厚度是110μm、片材寬度方向厚度偏差為5μm相對厚度變為2.7%,得到了若干個中央部變為凸型的片材。平均厚9μm的片材寬度方向厚度偏差為4.5%。形成了若干個中央部變為凸型的片材。
(5)制膜作業隨後,測定厚度進行了厚度自動調整。使獲得拉伸後的片材厚度偏差達到1.7%。片材變為基本是平坦狀的片材。用與制膜機聯動的中間卷收機卷收幅寬約為3m的片材,就能一邊對該中間卷收輥的膜開卷,一邊切割中心部與邊部,以卷繞到二個輥上。卷繞輥的卷為Φ168mm,被卷片材的幅寬為1.2m,長約10,000m。該膜最終卷收的片材卷狀卷材形狀卷寬為1.2m,直徑為407mm,寬度方向直徑偏差變為180μm,可以獲得非常好的卷材形狀。
實施例3與實施例2相同,製造噴嘴,構成片材製造裝置,在相同的條件進行制膜。冷卻輥上的片材厚度在制品部是110μm、端部是480μm。片材下落接觸位置為到達冷卻輥中心線,把縫隙前端設置在從冷卻輥的中心線至與片材牽引方向反相側在水平方向為85mm、從頂上至垂直方向為18mm的位置處。一邊調整片材間軌跡距離h,一邊使下落接觸位置A、B間偏差調整為3mm。對於噴嘴的溫度條件,使用集流腔附近的熱電偶把噴嘴製品部溫度調整為290℃,把端部溫度調整為288℃,把片材軌跡的分布寬度h變為0.8mm。這時,片材中央部與製品部所成的角度ψ為8°。結果,電極與片材距離能接近到1.5mm,在電極電壓為6.6kV的條件下,能把冷卻輥的片材牽引速度增速至101m/min。不會有厚度不均勻等特殊問題,能順利地獲得良好表面的片材。
比較例1(1)噴嘴的製造製造圖6、13-16所示形狀的噴嘴,並構成圖5所示的片材製造裝置。設定縫寬1m、縫間隙1.4mm,把間隙部的從集流腔部向唇前端的長度設為50mm。這時在噴嘴寬度方向中心部中的前端間隙部的與寬度方向正交斷面的斷面面積為集流腔斷面積的1/36。噴嘴材質使用不鏽鋼類的SUS630。A唇與B唇的固定部件19配置成與噴嘴寬度方向前端平行的固定部件螺釘19群。A唇的調整機構在寬度方向中以20mm間距配置。並且,在B唇側配置有能用差動螺釘式微調手動厚度調整機構。作為端部結構,用螺釘把端部部件16完全固定。
(2)噴嘴組合體及噴嘴的加熱如圖6所示,把B唇載置在平臺上,其上載置A唇,通過螺釘擰合連接組裝噴嘴。對端部密封部件的推壓力因設計內壓為17.6×106Pa(18kgf/cm2),裝上螺釘擰後壓力達到3.92×106Pa(40kgf/cm2)。用筒式加熱器把組裝好的噴嘴加熱到280℃,裝在圖5所示的制膜裝置上。被加熱的噴嘴的溫度是把K型熱電偶(38a-e)即鉻鎳鋁鎳系熱電偶橫跨在噴嘴內部細部進行測定的。作為噴嘴內部溫度,是在A唇及B唇寬度方向中測定了11個點,從形成間隙部的B唇的與A唇對置面從唇前端朝向集流腔方向伸出的面至與該間隙反向面最短距離的中央面中沿寬度方向測定了11個點,沿在A唇與B唇前端部間形成的間隙的相反面方向,按約5mm點在寬度方向中測定了11個點,在片側唇中共計測定了33個點的溫度。不過,因集流腔部是不能測定的,在該部分中從集流腔面朝向噴嘴內部測定了5mm的點。結果表明,把形成有被測定間隙部的B唇的與A唇對置面沿從唇前端朝向集流腔方向伸出面朝與該間隙相反面方向的溫度偏差大小從外周向內部有不規則的約25℃的溫度梯度,距離集流腔的同距離壁厚點的溫度分布為±4.5℃。把A唇噴嘴寬度方向溫度分布表示在圖39中,把B唇噴嘴寬度方向溫度分布表示在圖40中。A唇與B唇的寬度方向溫度偏差大小是用唇表面溫度即與唇間隙相反側表面的溫度表示的,在將唇沿寬度方向六等分(167mm間隔)的位置中,用熱電偶測定了與寬度方向正交方向斷面的外徑線上(即描繪唇表面的畫線)的唇最前端部中至排出方向相反側為30mm點位、從唇最後端至排出方向為20mm點位以及唇最前端與最後端的在排出方向中間點位共三點處的表面溫度。取這三點的平均值,寬度方向中取五點觀測的該溫度平均值為272℃,最大值與最小值差為10℃。這時作為熔融材料的聚對苯二甲酸乙二酯聚合物的溫度是用輻射溫度計在噴嘴出口處對片材狀熔融材料測出的,為280℃,室溫為25℃。
(3)片材制膜使用與實施例1相同的製造條件。不過,在冷卻輥上片材厚度在制品部是35μm、端部是3200μm。結果是片材中央部與製品部間所成的角度ψ為24°,片材軌跡分布寬度h是21mm,將電只能接近到6.2mm,片材牽引速度為40m/min。
(4)初期厚度偏差評價把從噴嘴排出的在冷卻輥上被鑄塑化片材的初期寬度方向厚度偏差表示在圖47中。由於端部部件完全固定在唇部件上,噴嘴熱膨脹等引起的變形在噴嘴中央部與端部是不同的,片材寬度方向厚度偏差在中央部有13%的凸型偏差。另外,因噴嘴溫度偏差導致了可視凸凹狀的厚度偏差。把縱向拉伸、橫向拉伸後的片材初期厚度偏差表示在圖48中。片材寬度方向的厚度偏差為36%。中央部具有較大的凸形厚度偏差,拉伸前片材可視的溫度偏差也導致產生了可見的凹凸狀厚度偏差。
(5)制膜作業隨後,根據縱橫拉伸後的寬度方向厚度數據,用在對應寬度方向厚度位置中的B唇的手動調整機構手動調整寬度方向厚度。
盡力調整至厚度偏差為5%。這個作業時間花費了6小時。隨後,切換成自動控制運行。通過控制電接通率對A唇厚度調整機構的加熱體的熱量進行控制。控制接通率使所測得的厚度數據與目標厚度之差為零,推拉調整機構來調整A唇與B唇的間隙,從而調整片材的厚度。使獲得拉伸後的片材厚度偏差達到3.0%。片材成為基本是平坦狀的片材。用與制膜機聯動的中間卷收機卷收幅寬約為3m的片材,再一邊對該中間卷輥的膜開卷,一邊切割中心部與邊部,並卷繞到二個輥上。卷繞輥的卷為Φ168,被卷片材的幅寬為1.2m,長約10,000m。該膜最終卷收的片材卷狀卷材狀卷寬為1.2m,直徑為151mm,寬度方向直徑偏差變為850μm,作為卷材狀,具有直徑偏差。進入膜工序後約23小時就可獲得一級製品水平的磁記錄媒體用片材卷狀物。到製品化之前的時間約為23小時,直到為在中間卷收機上卷收為幅寬約3m片材之前將膜通過工序的時間,直至隨後製造成製品輥狀物之前的時間。
比較例2用與實施例2相同的製造條件。不過,在冷卻輥上片材厚度在制品部是42μm、端部是3500μm。把噴嘴設置成縫隙前端位置在冷卻輥中心線上的形式。結果是片材在冷卻輥上的接觸位置是自中心線沿水平方向離開64mm的位置。在這種狀態下,在不調整片材軌跡分布寬度h的情況下,片材中央部與製品部間的角度ψ為28°,h是26mm,電極必須遠至7.0mm,片材牽引速度只能達到32m/min。
比較例3用與實施例2相同的製造條件進行制膜。不過,所用的噴嘴如下所述。噴嘴的結構如圖13-16所示,在各唇上配置有集流腔和調整機構,唇部件的固定螺釘是與唇下面平行配置的。加熱用筒式加熱器,且中央部與端部共同進行調整。唇部平面度是45μm,側板部件的固定不用密封部件而是完全用螺釘進行固定的。用上述條件的噴嘴進行制膜的結果是,在片材寬度方向中央部產生了19%的凸型厚度偏差。並且,噴嘴的溫度偏差導致產生了可視的凸凹狀厚度偏差。縱向拉伸、橫向拉伸後,片材初期厚度偏差變為37%,之後厚度的調整需要6小時左右。
工業實用性如上所述,根據本發明,在靜電施加法製片材時,從噴嘴排出熔融材料用冷卻輥拉引的工序能在60m/min以上的高速下穩定進行,並能得到光滑的片材。
能在接近設計值狀態下排出熔融材料。在把裝在制膜裝置上的噴嘴加熱使熔融材料從噴嘴排出,在工序中通過薄片就能立即製品化。即,因從被加熱噴嘴排出的熔融材料在噴嘴寬度方向中變成目標厚度的輪廓,減少了初期原料損失並縮短了時間,所以能低成本地製造片材。因噴嘴加熱不會產生過度變形,即使長時間使用噴嘴也難以產生永久變形等。最近的磁記錄媒體用厚度精度嚴格的製品要求有良好的卷材形狀(卷姿)且規格很嚴,但本發明無需如此要求,提高了製品的有效利用率。
根據配置有這種噴嘴的片材製造裝置及使用該裝置製造片材的方法,能進一步有效地製造成品率高的高質量的片材。
權利要求
1.一種片材製造方法,從形成在噴嘴上的縫隙排出的熔融材料來做成片材並使該片材接觸輥進行固化的片材製造方法,其特徵在於排出時形成的片材端部厚度是片材寬度方向中央部厚度的2-80倍,並且,從噴嘴排出至接觸到輥的熔融材料的寬度方向各部的軌跡的分布寬度h低於15mm。
2.根據權利要求1所述的片材製造方法,其特徵在於排出時形成的片材端部的厚度是片材寬度方向中央部厚度的3-30倍,並且,從噴嘴排出至接觸到輥的熔融材料的寬度方向各部的軌跡的分布寬度h低於5mm。
3.根據權利要求1所述的片材製造方法,其特徵在於噴嘴縫隙端部中的熔融材料的溫度與中央部中的溫度是獨立進行調整的。
4.根據權利要求1所述的片材製造方法,其特徵在於以噴嘴縫隙端部中熔融材料排出時的溫度低於中央部中的平均溫度的形式排出熔融材料。
5.根據權利要求1所述的片材製造方法,其特徵在於以熔融材料接觸到輥的點的輥轉動方向的位置在寬度方向中分布寬度L小於10mm的形式排出熔融材料。
6.根據權利要求1所述的片材製造方法,其特徵在於以熔融材料接觸到輥的點中的最上遊點A處於從冷卻輥外周面上的頂點沿外周面至兩側75mm範圍內的形式排出熔融材料。
7.根據權利要求1所述的片材製造方法,其特徵在於以噴嘴縫隙位置配置在比通過冷卻輥迴轉軸線的垂直線更輥轉動方向中的上遊側處的形式排出熔融材料。
8.根據權利要求1所述的片材製造方法,其特徵在於以熔融材料從噴嘴縫隙排出的方向與熔融材料接觸輥點中的最上遊點A處的輥外周面的切線方向的夾角為30-75°的形式排出熔融材料。
9.根據權利要求1所述的片材製造方法,其特徵在於以熔融材料排出時,片材寬度方向的溫度偏差大小相對於從縫隙排出的熔融材料溫度與室溫差的絕對值在3%以內的形式加熱噴嘴。
10.一種製造片材用噴嘴,是從縫隙排出熔融材料製成片材的噴嘴,其特徵在於具有至少在噴嘴縫隙中央部對熔融材料進行加熱的熔融材料加熱裝置以及相對縫隙中央部獨立地對縫隙端部附近的熔融材料溫度進行調整的端部熔融材料加熱裝置。
11.根據權利要求10所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於端部熔融材料加熱裝置具有使噴嘴內部流通熱交換用流體的流路。
12.根據權利要求10所述的片材製造用噴嘴,是把從縫隙排出熔融材料變成片材的噴嘴,其特徵在於把用於加熱唇部的加熱裝置配置成使形成縫隙的一對唇部至少一方寬度方向溫度偏大小在從縫隙排出熔融材料的溫度與室溫差絕對值的3%以內的形式。
13.根據權利要求10所述的片材製造用噴嘴,是把從縫隙排出熔融材料變成片材的噴嘴,其特徵在於形成縫隙的一對唇部件的至少一方配置有加熱裝置,該加熱裝置是一體形成的加熱體,並滿足下列關係式L0<L<1.2×L0 (I)(這裡,L0表示被加熱的唇的寬度方向長度,L表示被加熱的唇的寬度方向加熱體的長度。)
14.根據權利要求10所述的片材製造用噴嘴,是把從縫隙排出熔融材料變成片材的噴嘴,其特徵在於形成縫隙的一對唇部件的至少一方配置有加熱裝置,該加熱裝置具有在唇部件的寬度方向中安置的、能分別獨立調整溫度的N個(N=2,3…)加熱體,並滿足下列關係式dn≤t且(Ln/dn)≥≥0.1且L0<La<(1.2×L0)(n=1,2…N-1) (II)(在此,L0是指A唇或B唇的寬度方向長度,Ln是從一端數第n個加熱體的寬度方向長度,dn是從一端數第n個加熱體和第(n+1)個加熱體間寬度方向的間隙的距離,t是加熱的唇部平均壁厚,La是指N個加熱體長度Ln與加熱體間間隙距離dn的總和。)
15.根據權利要求10所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於加熱裝置是從外部對唇部件的前端部進行加熱的。
16.根據權利要求14所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於前述N個加熱體間的間隙是用良導熱體連接的。
17.根據權利要求10所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於在加熱體與噴嘴間配置有均熱板。
18.根據權利要求10所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於在唇部件的間隙相反側的加熱體外周部配置有絕熱材料。
19.根據權利要求10所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於加熱裝置具有可見光或遠紅外線輻射裝置。
20.根據權利要求10所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於加熱裝置是使唇部件通上直流電發熱的。
21.根據權利要求10所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於加熱裝置是用較高頻率感應加熱唇部件的。
22.根據權利要求10所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於唇部件的至少一方壁厚是基本均等的。
23.根據權利要求22所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於壁厚偏差在其平均值的10%以內。
24.根據權利要求10所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於以形成縫隙的形式組裝唇部件,並且,固定唇部件的固定部的材質與唇部件的材質相同。
25.一種片材製造用噴嘴,是把熔融材料從縫隙排出以成片材的噴嘴,在形成縫隙的一對唇部件的至少一方的寬度方向的兩端面上分別配置有可滑動的端部密封部件。
26.根據權利要求25所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於端部密封部件由一對唇部至少一方上固定的端部擠壓部件賦予壓力。
27.根據權利要求25所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於端部擠壓部件的壓力滿足下列條件式(III)μF<P<F(III)(在此,μ是端部密封部件相對A唇或B唇的靜摩擦係數,F是壓力,P是熔融材料的內壓。)
28.根據權利要求25所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於端部密封部件的材質是由熔融材料內壓引起的變形處在彈性變形範圍內的材質。
29.根據權利要求25所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於端部密封部件的材質為相對不鏽鋼的靜摩擦係數低於0.2的材質。
30.根據權利要求10所述的片材製造用噴嘴,是把熔融材料從縫隙排出形成片材的噴嘴,其特徵在於形成縫隙的一對唇部件的至少一方的唇部件具有與其對置的唇側在寬度方向一樣平坦的對置面,並在唇部件的中央部間形成有沿寬度方向伸展的集流腔。
31.根據權利要求30所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於用於對縫隙大小任意調整的厚度調整裝置只設置在與具有對置面的唇部件(以下稱B唇)相對的唇部件(以下稱A唇)中。
32.根據權利要求30所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於集流腔是由在A唇中設置的凹部和在B唇中央部設置的平坦部構成的。
33.根據權利要求30所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於在唇部件中央部間形成有沿寬度方向伸展的集流腔,在集流腔寬度方向中央部的至少80%的與縫隙寬度方向正交斷面的斷面面積低於集流腔斷面面積的1/20,並且,縫隙長度為從縫隙的集流腔部朝向唇部前端的長度的1/4以下。
34.根據權利要求30所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於B唇前端部的對置面在寬度方向中的平面度在20μm以內。
35.根據權利要求30所述的片材製造用噴嘴,其特徵在於以形成縫隙的形式組裝唇部件,固定唇部件的固定部件具有至少基本在寬度方向上排列的多點支撐部件,並且在各點支撐部件的寬度方向位置中的集流腔處的熔融材料的內壓與由該內壓引起的唇力矩在寬度方向中平衡的位置上配置該固定部件。
36.一種片材製造裝置,具有權利要求10或25所述的片材製造用噴嘴,把從該噴嘴排出的熔融材料固化成片材體的裝置以及把固化的片材材卷收的裝置。
37.一種片材製造方法,其特徵在於向權利要求10或25所述的片材製造用噴嘴的集流腔供給熔融材料,使熔融材料經過間隙部成片狀排出、固化、卷收。
38.一種由權利要求1所述的片材製造方法製造的片材。
39.根據權利要求1所述的片材製造方法,在熔融材料的寬度方向各部的軌跡內,從噴嘴排出熔融材料時的中央部與端部間所成的角度ψ在20°以內。
40.根據權利要求39所述的片材製造方法,ψ在10°以內。
41.根據權利要求1所述的片材製造方法,在從噴嘴排出熔融材料並且接觸到冷卻輥的寬度方向各部的軌跡內,熔融材料在寬度方向中央部的軌跡比端部軌跡更位於垂直方向的上方。
42.根據權利要求1所述的片材製造方法,利用靜電引力使熔融材料貼靠在冷卻輥上。
43.根據權利要求42所述的片材製造方法,從給熔融材料賦予靜電引力的電極到熔融材料下落的垂線的距離在3mm以內。
全文摘要
本發明的目的在於提供一種片材製造方法及片材製造用噴嘴,其中是用靜電施加法製造片材的,把從噴嘴排出的熔融材料牽引到冷卻輥上的工序是在60m/min以上高速下穩定也進行的,並且從生產開始後,能獲得光滑的片材。其特徵在於,為了使片材具有帶電效果,把噴嘴與冷卻輥間製品部與端部的軌跡差變小;使這種片材軌跡最適當的手法之一是對片材端部的溫度進行調整;另外,具有利用噴嘴熱膨脹及作業產生的縫隙變形來影響片材的結構。
文檔編號B29C47/92GK1358619SQ0114406
公開日2002年7月17日 申請日期2001年9月26日 優先權日2000年9月26日
發明者千木良宣嗣, 野村文保, 岡城英敏, 佐野高男, 遠山正治 申請人:東麗株式會社

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