生產熱塑性樹脂片材的方法和設備的製作方法

2023-05-16 15:38:56 2

專利名稱：生產熱塑性樹脂片材的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種生產熱塑性樹脂片材的方法和設備。更詳細地，本發明涉及一種通過連續高速流延製造生產率和質量極佳的熱塑性樹脂片材的方法和設備。
眾所周知，流延片材或流延薄膜的生產可以採用從模頭連續擠塑熔融熱塑性樹脂成片材，並引導擠出的運動著的片材與溫度保持在樹脂玻璃化溫度(Tg)以下的旋轉冷卻體(通常為冷卻鼓、冷卻輥或冷卻帶)接觸以使其冷卻和固化。上述工藝中為使引導片材與冷卻鼓表面接觸，在引導片材與冷卻鼓接觸之前對片材施加靜電的技術也是眾所周知的。採用這種靜電作用方法生產熱塑性樹脂片材的工藝描述在美國專利3223757中。
因此，可以生產一種具有光滑表面的非晶流延片材，然後這種流延片材，如所需，在機器方向拉伸(單軸向拉伸)或在機器方向和橫向兩方向拉伸(雙軸向拉伸)。
這種傳統的靜電施加方法是將高電壓施加在距熔融片材表面一定空間的電極而作用的。此方法中，空氣首先被電離，產生的離子被電極形成的電場注入片材。因此，必須在不引起空氣絕緣擊穿的條件下施加電壓，所以，作用在熔融片材上的電壓不能提高。
由於片材上電場的大小與作用在片材上的電壓有關，所以通過傳統靜電施加方法充分地提高片材與冷卻體之間的接觸力是困難的。尤其是當流延速度較高時，難於得到相應的接觸力。結果，由於它基本上不能完全防止片材與冷卻體之間空氣被擊，所以流延速度不能提高到60m/min或更高，流延片材的生產率保持在不利的水平。
本發明的目的是克服上述先前技術的缺點，提供一種製造生產率和質量兩方面極佳的熱塑性樹脂片材的方法和設備。
為達到此目的，本發明生產熱塑性樹脂片材的方法包括(a)片材擠出步驟，即從片材成型模頭連續擠出熔融熱塑性樹脂成片材，(b)片材帶電步驟，即將擠塑步驟成型的片材置於一旋轉帶電體與一旋轉冷卻體之間使片材帶電，(c)片材冷卻步驟，即由冷卻體冷卻和固化在帶電步驟中帶電並保持與冷卻體表面接觸的片材，以及(d)流延片材卷取步驟，即卷取由冷卻步驟成型的流延片材。
為達到上述目的，本發明生產熱塑性樹脂片材的設備包括(a)適於連續擠出熔融熱塑性樹脂的片材成型口模，(b)提供與自片材成型口模擠出的片材表面保持接觸的旋轉帶電體，(c)提供與片材的和帶電體保持接觸的表面的背面保持接觸的旋轉冷卻體，(d)用於使片材位於帶電體和冷卻體之間的裝置，以及(e)用於卷取由冷卻體成型的流延片材的流延片材卷取裝置。
本發明用於生產熱塑性樹脂片材的方法和設備中，由於旋轉帶電體保持與片材直接接觸，所以空氣根本不會在它們之間被擊，又由於電荷是從帶電體直接進入片材的，所以可以對片材施以高電壓，以產生強大的靜電吸附作用，即在感應了相反電荷的冷卻體與片材之間的強大接觸力。由於片材和冷卻體彼此保持強力接觸，所以排除可能存在於它們之間的空氣的效果增強了以允許高速流延。
本發明生產熱塑性樹脂片材的方法和設備允許以80m/min-300m/min的速度生產流延片材。而且，當流延片材被拉伸時，可以以400m/min或更高的速度生產拉伸片材，但是取決於所選擇的拉伸比。這些可能性大大降低了流延片材或薄膜的生產成本。
由於本發明允許電荷直接施加在片材上，所以當熔融時也可有效地用於成型具有高電阻即熔體體積電阻率的樹脂片材。例如，它用於有效地生產一種用於電容器或過冷擠塑流延的聚酯片材。當用作生產電容器的片材成型時，採用高體積電阻率的片材以改善絕緣性能，但是用傳統的靜電施加方法難以高速流延這種片材。
用在本發明生產熱塑性樹脂片材的工藝或設備中的熱塑性樹脂是指在加熱時變成可流動的樹脂。例如，這種樹脂可選自聚酯、聚醯胺、聚烯烴、聚亞苯基硫醚、乙烯基聚合物及其混合物和改性物等等。其中優選聚酯樹脂或聚醯胺樹脂用作成型片材的原料。
聚酯是指在分子主鏈上有酯鍵的高分子化合物。這樣的高分子化合物包括，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯及其共聚物。其中，聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯及其共聚物可優選用作成型片材的原料。特別優選採用聚對苯二甲酸乙二醇酯及其共聚物。
優選這些聚酯中任意重複單元是80或更多的，更優選是120或更多的。鄰氯苯酚(OCP)中測量的樹脂固有粘度優選為0.4(0.1 l/g)或更大的，更優選為0.55(0.1 l/g)或更大的。
用於成型片材的聚酯樹脂也可以含有各種添加劑，如像滑爽劑、穩定劑、抗氧化劑、粘度調節劑、抗靜電劑、著色劑、顏料及類似液晶聚酯的樹脂。
聚醯胺樹脂是指在主鏈中有醯胺鍵的高分子化合物。這樣的高分子化合物包括，例如尼龍6、尼龍66、尼龍6-10、尼龍12、尼龍11、尼龍7、聚己二醯間/對亞苯基二甲胺、聚對苯二甲醯/間苯二甲醯己二胺，及其共聚物和混合物。
作為聚亞苯基硫醚樹脂，一種基本上不含任何支鏈結構的直鏈樹脂是理想的。


圖1是表示本發明實施生產熱塑性樹脂片材工藝的設備的示意側視圖。
圖2是表示圖1所示設備的冷卻鼓和帶電輥部分的詳細平面圖。
在圖1和圖2中，用於實施本發明生產熟塑性樹脂片材的方法的設備包括用於連續擠出熔融樹脂成片材的片材成型口模11，作為旋轉帶電體的帶電輥子21，作為旋轉冷卻體的冷卻鼓31和卷取裝置(未圖示)，其含有導向輥41用於從冷卻鼓31上分離和引導流延片材。導向輥41是由支架42a和42b(未圖示)支持旋轉的，且支架42a和42b是固定在機座4上。
自片材成型口模11擠出的片材1被放置在帶電輥21和冷卻鼓31之間，由帶電輥21給以電荷，並使其與冷卻鼓31的表面保持接觸。由於冷卻鼓31的轉動，它被冷卻並固化成流延片材2。流延片材2從冷卻鼓31表面上分離下來並經導輥41送至片材卷取裝置(未圖示)。
作為片材成型口模11，可以採用公知的口模。這裡不作詳細敘述。片材成型口模11固定在機座3上。優選從片材成型口模11擠出的熔融樹脂成型片材1的拉伸比(片材成型口模11的口模唇間隙/擠出片材1的厚度)為3或更大，由此可獲得厚度不勻度小和平面度好的片材1或流延片材2。較優選的範圍是7-20。
還有作為冷卻鼓31，可採用公知的鼓，為了得到非晶流延片材2，冷卻鼓31是用於冷卻片材1以得到非晶流延片材2。在冷卻鼓31的兩端安裝有中空旋轉軸32a和32b。旋轉軸32a和32b是由軸承33a和33b支承旋轉的。軸承33a和33b通過支架34a和34b(未圖示)固定在機座4上。
在旋轉軸32a的端部連接有用於把冷卻劑輸送給冷卻鼓31的冷卻劑供給管。這個位置用箭頭35a示意地指出。在旋轉軸32b的端部連接有排出用於冷卻冷卻鼓31的冷卻劑的冷卻劑排出管。這個位置用箭頭35b示意地指出。通過提供在通路中的溫度控制器，冷卻劑被循環地使用。
作為用於旋轉冷卻鼓31的旋轉裝置，提供有馬達36、馬達36的旋轉軸36a，連接在旋轉軸36a上的齒輪36b及與齒輪36b嚙合並安裝在旋轉軸32b上的齒輪36c。
冷卻鼓31通過電纜101在接地點102電接地。
冷卻鼓31的冷卻劑通常採用低溫水，優選冷卻鼓31至少在圓周表面是用金屬製成的，優選金屬表面鍍以硬鉻且表面粗糙度為0.5μm或更小。
帶電輥21在兩端有空心旋轉軸22a和22b。旋轉軸22a和22b是由軸承23a和23b支持旋轉的。軸承23a和23b是由汽缸25通過支臂24a和24b(未圖示)支持，且汽缸25固定在機座5上。汽缸25用於調節帶電輥21在片材1上的接觸壓力。
在旋轉軸22a的端部連接有將冷卻劑輸送給帶電輥21的冷卻劑供給管。這個位置用箭頭26a示意地指出。在旋轉軸22b的端部連接有排出用於冷卻帶電輥21的冷卻劑的冷卻劑排出管，這個位置用箭頭26b示意地指出。通過安裝在通路中的溫度控制器，冷卻劑循環地使用。
作為用於轉動帶電輥21的旋轉裝置，提供有連接在機座5上的馬達27，馬達27的旋轉軸27a，連接在旋轉軸27a上的帶輪27b，連接在旋轉軸22b上的帶輪27c以及使帶輪27b和帶輪27c相互嚙合的旋轉傳動帶27d。
帶電輥21通過電纜103與電源6連接以將電荷施加在帶電輥21上。電源6通過電纜104在接地點105電接地。
帶電輥21是由電源6直接施加直流電壓到輥子上而帶電，施加在帶電輥21上的直流電壓可以是正的或負的。且優選電壓為100v-10kv。為限制片材1上的電流，可以如所需在接地點102和冷卻鼓31之間插入電阻。
帶電輥21的絕緣可以用陶瓷軸承23a和23b或用陶瓷套管分別罩住旋轉軸22a和22b，或在軸承23a和23b的軸承座插入絕緣材料。冷卻劑是循環的，最好採用尼龍樹脂等製造的絕緣管作為冷卻劑供應管26a和冷卻劑排出管26b。
帶電輥21與冷卻鼓31之間存在電位差。為了防止基於電位差的放電，優選帶電輥21的圓周表面的導電部分比片材的寬度分別在兩邊窄5mm或更多(總的為10mm或更多)。
依賴於流延片材2的後處理(例如拉伸)，可以優選片材2成型為兩邊部分比中間部分厚。這可通過使帶電輥21的總寬度比片材1的寬度更窄來實現。但在這種情況中，卻發生一種現象即片材1的兩邊緣部分可能接觸不到冷卻鼓31。為了防止這種現象的發生，理想的是只對片材1的兩邊緣施加靜電。作為施加靜電的裝置，可採用美國專利3223757圖4中公開的針式電極。作為另一種方法，向邊緣部分噴射壓縮空氣已實施至今，或只對對應於片材1兩邊緣部分的冷卻鼓31的圓周面部分塗覆不損壞片材1的液體，例如水。
帶電輥21必須是在圓周表面上全部或部分導電。最簡單的是採用金屬輥作為帶電輥21，但是也可以使用在圓周表面上加工成全部或部分導電的橡膠輥、陶瓷輥或特氟隆輥。
優選帶電輥21表面是光滑的，因為它直接接觸片材1，且其表面粗糙度為1μm或更小，更優選為0.5μm或更小。
如果帶電輥21的表面只用一種金屬形成，優選帶電輥21的表面是冷卻的以防止粘附片材1，優選帶電輥21的表面溫度低於熱塑性樹脂的玻璃轉化點(Tg)。如果帶電輥21的圓周表面與內部不絕緣，必須採用絕緣冷卻劑來冷卻。此處能夠使用的絕緣冷卻劑包括絕緣油如矽油、冷空氣及CFC的替代品。
如果帶電輥21的圓周表面是用一非金屬部分部分地形成，那麼帶電輥21不需要冷卻或可以低強度地冷卻。如果帶電輥21的圓周表面用非金屬部分部分地形成，存在於帶電輥21圓周表面的金屬部分的作用是將電荷給於片材，且結構上設計成在該部分內導電。在此情況中，如果金屬部分在結構上設計成導電到帶電輥21的旋轉軸22a，則帶電輥21的圓周表面可由給旋轉軸22a供電而帶電。
優選成型帶電輥21圓周表面金屬部分的材料是碳鋼或不鏽鋼，或在其表面上鍍鎳或鉻的任一種鋼。
非金屬部分的作用是防止帶電輥21粘附到片材1上，優選非金屬部分的材料是氟樹脂和/或矽樹脂。能夠使用在這裡的氟樹脂包括四氟乙烯樹脂、四氟乙烯-全氟烷氧基樹脂、四氟乙烯-六氟丙烯樹脂、乙烯-四氟乙烯樹脂及乙烯-三氟氯乙烯樹脂。從耐熱性和不粘附性來看，四氟乙烯樹脂和四氟乙烯-全氟烷氧基樹脂是特別優選的。
可以生產表面上部分有非金屬部分的帶電輥21，例如在金屬輥的表面上製成螺旋槽並用氟樹脂填充該槽或用含分散有氟樹脂粒子的電鍍溶液鍍在金屬輥表面上，使鍍層含有氟樹脂粒子或噴砂處理金屬輥表面，用氟樹脂充填形成在表面的凹陷並拋光該表面，或用氟樹脂粒子充填鍍硬鉻等的裂縫。
如果對這些方法中的工藝條件作適當改變，就可以適當地確定輥子的表面金屬部分與非金屬部分的比例。優選非金屬部分的面積佔帶電輥21圓周表面的20-80％。如果面積小於20％，片材1可能粘附在帶電輥21上，但如果大於80％，給予片材1的電荷將減少使流延速度降低。
還有在表面上有金屬部分與非金屬部分的組合輥的情況中，優選輥的表面粗糙度為1μm或更小，特別優選為0.5μm或更小。
帶電輥21的表面速度必須基本上與片材1的表面速度相同。這個可以利用傳動結構達到，使帶電輥21的旋轉速度按照冷卻鼓31的旋轉速度，或採用自由旋轉輥作為帶電輥21。
但是，由於片材1在與帶電輥21的接觸中是處在從熔融狀態到固態的相變過程中，所以使片材1的表面速度與帶電輥21的表面速度相同是困難的。除非片材1的運動速度基本上與帶電輥21的旋轉速度一致，否則片材1的表面將變形或擦傷。結果，難於獲得高質量的流延薄膜。
所以，優選帶電輥21是自由旋轉輥。如果帶電輥21是自由旋轉輥，片材1的表面速度就大體上與帶電輥21的表面速度一致，便可得到質量好的流延薄膜。
如果帶電輥21是自由旋轉輥，設備就能簡單、安全、操作方便和維修方便有利於改善。
另一方面，如果帶電輥21旋轉不規律，不規律的旋轉引起片材1厚度不均勻的缺點。這個問題可採用保證帶電輥21儘可能規律地旋轉的任意方法來解決。
這樣的方法之一是提高片材1與帶電輥21的可分離性。為了考慮它，與帶電輥21上的電荷同樣極性的電荷預先作用到片材1上，直到片材1接觸帶電輥21，以確保片材1能夠基於靜電斥力而易於從帶電輥21分離。此外，如果事先使片材1帶電而具有與帶電輥21相同極性的電荷，就防止了片材1和帶電輥21之間的放電，且使片材1保持良好的表面特性。為此目的而提供的輔助電極將在以後敘述。
帶電輥21在表面上部分地具有上述非金屬部分以使導電性和可分離性極佳也是所希望的。
片材1與帶電輥21的可分離性受到帶電輥21的表面溫度影響。為使帶電輥21的表面溫度升高的可能性小一些，優選帶電輥21的圓周直徑在150mm-350mm的範圍內。
如果帶電輥21是自由旋轉輥，優選在輥半徑上轉動力矩是3N(牛頓)或更小，尤其優選為1N或更小。如果扭轉動力矩超過3N，由於帶電輥21的表面與片材1的表面之間的摩擦很可能產生厚度不均勻。還有當帶電輥21是自由旋轉輥時，優選表面粗糙度是1μm或更小，尤其優選0.5μm或更小。
帶電輥21的表面上必須有導電材料，但是其中帶電輥21表面上的導電材料是與支持帶電輥旋轉的軸絕緣的結構也可以採用。這種情況中，帶電輥21內流動的冷卻劑不必是絕緣冷卻劑。倘若如此，使用在冷卻鼓31中的冷卻劑可以分支導入帶電輥21中，以使設備簡化，即使帶電輥21和冷卻鼓31之間發生放電，也只有帶電輥21表面上的導電層受損害，而帶電輥21的表面不致過度粗糙，因而對片材1的表面不會造成有害的影響。由於帶電輥21的損壞僅局限於表面層，帶電輥21的修復是容易的。
為此目的，帶電輥21的結構包括表面層的導電材料，作為中間層的絕緣層和旋轉支撐軸。由於旋轉支撐軸是與表面層絕緣的，電荷僅作用於表面層。因此，不會發生在旋轉支撐軸中有電流通過，並且不需要對旋轉支撐軸內部絕緣，以及帶電輥21可以有通常採用的冷卻結構。
形成帶電輥21中絕緣層的材料是根據電絕緣、耐熱性等來選擇的。能夠優選用在此處的材料包括陶瓷、矽樹脂和特氟隆樹脂，其中，陶瓷是尤其優選的，能夠優選用在這裡的陶瓷包括氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、碳化鎢及其混合物。能夠優選用於此處的氟樹脂包括四氟乙烯樹脂、四氟乙烯-全氟烷氧基樹脂、四氟乙烯-六氟丙烯樹脂、乙烯-四氟乙烯樹脂和乙烯-三氟氯乙烯樹脂。
優選金屬形成帶電輥21表面上的導電層，並且用無電敷鍍、蒸發沉積或熱噴鍍形成金屬層是特別優選的。
如果是用一種陶瓷材料熱噴鍍表面，優選帶電輥21的旋轉支撐軸用不鏽鋼或碳鋼成型。優選該結構允許冷卻水通過，例如類似雙管結構，這種情況中雙管是指由外圓筒和內圓筒構成的旋轉支撐軸結構，可允許冷卻水流進內外圓筒之間形成的間隙。
如果片材有孔或薄的部分，放電可能在帶電輥21和冷卻鼓31之間發生。在下列情況中，片材1可能有孔或薄的部分。
當熱塑性樹脂從擠塑機(未圖示)熔融擠出時，可能發生在供應的原料樹脂中的含有空氣或原材料中的水演變成的氣泡從片材成型口模釋放成氣泡。當為了改變片材1的厚度或片材成型速度而改變擠塑機的條件時，這種現象可能發生。
如果氣泡放出，可能發生片材1有孔或局部有非常薄的部分成為片材1的缺陷，在缺陷處，從帶電輥21到冷卻鼓31可能發生放電。如果發生放電，由放電產生的過量電流將帶電輥21和冷卻鼓31的金屬表面部分熔化，並且形成凸臺和凹陷而損壞這些表面。
尤其是當帶電輥21和冷卻鼓31的表面作鏡面磨削以使片材表面光滑時，放電引起的損壞是避免不了的，損壞了的輥子和鼓必須用局部拋光來修理或必須更換，因而降低了生產率。
為防止輥和鼓損壞，優選在缺陷進入帶電輥21和冷卻鼓31之間的間隙以前檢測片材1的任意缺陷，以調節施加於帶電輥21的電壓，由此防止放電發生。
為了防止發生放電，電極51設置在片材成型口模11和帶電輥21之間，且接地電極52設置成面對電極51且使片材1處於兩電極之間。電極51稱為輔助電極，電極51通過電纜106與電源7相連接。接地電極52通過電纜107與控制器8相連。控制器8通過電纜108連接到電源6上。電源7通過電纜109在接地點110電接地。控制器8通過電纜111在接地點112電接地。
如果片材1有缺陷，由電極51產生的電暈放電離子通過缺陷到達接地電極52，結果，流進接地電極52的電流增加，增加的電流用控制器8檢測，以致檢查到來自片材成型口模11的片材1的缺陷。基於這種檢查，並緊接檢查之後，控制器8發出一個信號切斷或減小供給帶電輥21電荷的電源6的電壓。因此，施加在帶電輥21上電壓被控制，以防止帶電輥21與冷卻鼓31之間的放電。
提供輔助電極作為電極51以及接地電極52也可用作輔助電極，以使上述片材1較容易從帶電輥21分離，電極51和52可製成絲狀或帶狀。
優選帶電輥21和冷卻鼓31對於與片材成型口模11的位置是這樣的，即片材1在垂直方向(重力方向)上從片材成型口模朝著帶電輥21與冷卻鼓31之間的間隙垂直擠出，在垂直方向上到達帶電輥21與冷卻鼓31之間的間隙，由此防止了片材1的振動以允許易於急定地流延。
按照公知的方法，如所需將所得片材2拉伸和/或熱處理成為最終產品。
實例本發明將參照實例和對比例更詳細地描述如下。
測量物理值的方法聚酯樹脂的固有粘度〔η〕根據在25℃下用鄰氯苯酚作為溶劑測量，由下列公式得到固有粘度〔η〕＝ln〔ηsp/c〕其中比粘度ηsp是從相對粘度ηr減去1得到，且c是濃度，固有粘度以0.1 l/g表示。
流延接觸用肉眼觀察冷卻鼓31上的片材1，沒有發現流延缺陷的情況用「○」表示，發現有流延缺陷，如含有空氣或破損用「X」表示。
流延表面特性用光照射100m2或更大面積的流延片材2表面，從它發射的光用肉眼觀察，看是否表面上有如火山的凸起或凹陷。表面上完全沒有觀察到凸起或凹陷的情況用「○」表示。在表面上觀察到小於0.1μm的凸起和凹陷，但能夠用拉伸消除的情況用「△」表示。在整個表面上觀察到凸起和凹陷的情況用「×」表示。
與冷卻鼓的可分離性評估與冷卻鼓31的可分離性。片材能夠自然地從冷卻鼓31上分離的情況用「○」表示，能夠在剝離力1N/cm或更大時分離的情況用「△」表示，難於分離的情況用「×」表示。
與帶電輥的可分離性評估與帶電輥21的可分離性。片材能夠自然地從帶電輥上分離的情況用「○」表示，能夠在剝離力1N/cm或更大時分離的情況用「△」表示，難於分離的情況用「×」表示。
帶電輥的表面狀況操作完成之後觀察帶電輥21的表面狀況，在帶電輥21表面上觀察到由於放電形成的缺陷並轉移給薄膜的情況用「×」表示，儘管僅有導電層損壞但沒有觀察到任何缺陷轉移到薄膜上的情況用「○」表示。
帶電輥的轉動力矩當在輥子的切向拉固定在帶電輥21表面上的彈簧秤時，帶電輥21能夠開始轉動的力N(牛頓)。
聚酯的熱性能
採用由Seiko Denshi Kogyo生產的RDC220型的DSC測量儀，將重20mg的聚酯在氮氣氛圍下以20℃/min的速率加熱到300℃，自300℃驟冷，並以20℃/min的速率再加熱到300℃，同時測量玻璃化溫度Tg、冷卻結晶溫度T∝和熔點Tm。聚酯加熱到300℃後，以20℃/min的速率冷卻它，測量結晶熱峰值溫度Tmc。
相對粘度ηr按照JISK1860測量。
實例1作為熱塑性樹脂，可採用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)(固有粘度〔η〕＝0.62，玻璃化溫度Tg＝70℃，冷卻結晶溫度T∝＝120℃，熔點Tm＝265℃，結晶熱峰值溫度Tmc＝215℃)及0.1wt％的平均粒度0.5μm的合成碳酸鈣粒子作為添加劑加入其中。樹脂乾燥到含水量小於20ppm。將乾燥後的樹脂送入公知的料筒內徑為250mm的熔體擠塑機中，並在285℃時熔體擠塑，擠出的熔融樹脂用10μm的切斷纖維不鏽鋼過濾器過濾。經過濾後的熔融樹脂餵入提供作為片材成型口模11的T型模頭，並在垂直方向(重力方向)從T型模頭擠出片材，將成型的片材1置於圓周直徑200mm，寬800mm，表面鍍有硬鉻及表面粗糙度為0.1μm的提供作為帶電輥21的輥子和圓周直徑1.5m，寬度1000的表面鍍有硬鉻及表面粗糙度為0.1μm的提供作為冷卻鼓31的鼓之間，同時流延，帶電輥21和冷卻鼓31的表面速度分別定在120m/min。
將3kv的直流正電壓作用在帶電輥21上，並且冷卻鼓31接地。
將冷卻水餵入冷卻鼓31，保持冷卻鼓31的表面溫度在25℃，帶電輥21是絕緣輥並將經溫度控制的矽油餵入輥子，使表面溫度保持在25℃。
將8kv的直流正電壓從針電極(未圖示)施加到片材1的邊緣，將片材1的邊緣帶入與冷卻鼓31的表面接觸。
片材1能夠在良好的接觸中流延並能很好地從冷卻鼓上分離，所得流延片材2的表面性能是良好的，所得流延片材2是一種沒有任何表面缺陷、厚度為250μm及寬度為850mm、厚度不勻度小和平面度極好的非晶片材。
流延片材2用公知的輥式縱向多級拉伸機在拉伸溫度為98℃時拉伸至5倍，並冷卻到玻璃化溫度Tg以下，接著，將所得片材引入拉幅機，並用繃幅夾具夾住兩邊。片材在拉幅機裡加熱至100℃的熱氣氛圍中橫向(側面)拉伸至4.3倍，在220℃時熱定型固定長度並在150℃時橫向3％的鬆弛熱定型，因此，能夠在約為600m/min的高速無破損地穩定地生產12μm厚的雙軸取向聚酯片材，將生產的片材捲成片材捆。
所得片材(最終產品)完全沒有任何表面缺陷且平面度極好。該結果列於表1中。
對比例1除了施加在帶電輥21的電壓為0外，片材的生產如例1所述，流延接觸和表面性能很差且片材寬度變化很大，在拉幅機上橫向拉伸過程中引起經常夾不住的現象，所得片材(最終產品)在表面上有凸起和凹陷，質量很差，還有生產率低，其結果示於表1中。
實例2和3除了施加在帶電輥21上的電壓改變外，片材的生產如例1所述。在兩種情況中，所得片材(最終產品)質量極好且生產率也好。其結果示於表1中。
實例4除了施加在帶電輥21上的電壓是3kv的負電壓外，片材的生產如例1所述。所得片材(最終產品)質量極好且生產率也好。其結果示於表1中。
實例5和6除了直徑為0.2mm的鎢絲51和52分別在橫向在帶電輥21的上遊位置安裝在熔融熱塑性樹脂片材的兩邊及施加在絲51上的是5kv的正電壓外，片材的生產如例2和3所述，結果示於表1中。
實例7作為熱塑性樹脂，採用尼龍6樹脂(相對粘度〔ηr〕＝2.6，玻璃化溫度Tg＝40℃)和用0.1wt％的平均粒度為0.3μm的膠態二氧化矽粒子作為添加劑加入其中，按照傳統的方法乾燥樹脂，把乾燥後的樹脂供入機筒內徑為250mm的擠塑機中並在280℃熔融擠塑，擠出的熔融樹脂用10μm的切斷纖維不鏽鋼過濾器過濾，將過濾後的熔融樹脂餵入作為片材成型口模11的T型模頭，並從T型模頭擠出片材。將成型的熔融樹脂片材置於作為帶電輥21的圓周直徑200mm和寬度800mm及表面上鍍有硬鉻且表面粗糙度為0.1μm的輥子和作為冷卻鼓31圓周直徑1.5m及寬度1000mm及表面上鍍有硬鉻且表面粗糙度為0.1μm的鼓之間，同時流延，帶電輥21和冷卻鼓31的表面速度分別定在100m/min。
將3kv的直流正電壓施加在帶電輥21上，冷卻鼓31接地。
將冷卻水餵入通過冷卻鼓31，保持冷卻鼓31的表面溫度在5℃，帶電輥21是一絕緣輥，並將經控溫的矽油餵入通過輥子，使表面溫度保持在5℃。
將8kv的直流正電壓從針式電極(未圖示)施加到片材1的邊緣，使片材的邊緣與冷卻鼓31的表面保持接觸。
片材1能夠在良好的接觸中流延並很好地從冷卻鼓上分離，所得流延片材2具有良好的表面性能，所得流延片材2是一種沒有任何表面缺陷、厚度為150μm及寬度為850mm，厚度不勻度小和平面度極好的非晶片材。
流延片材2採用公知的直線驅動型雙軸同步拉伸機在拉伸溫度為55℃時分別在機器方向和橫向拉伸至3倍，並冷卻到玻璃化溫度Tg以下，接著，將冷卻後的片材加熱到210℃，熱定型固定長度並在150℃在機器方向和橫向3％的鬆弛熱定型，然後，片材切邊，並將15μm厚的雙軸取向尼龍片材以300m/min的速度無損壞地捲起來。
所得片材(最終產品)沒有任何表面缺陷且厚度均勻性極好。其結果示於表1中。
對比例2除了施加在帶電輥21的電壓為0外，片材的生產如例7所述，其結果示於表1中。
表1
例8作為帶電輥21，採用圓周直徑150mm和寬度800mm的輥子，帶電輥21是其表面上鍍有硬鉻的碳鋼輥，在表面上成型有寬240μm和深200μm節距400μm的溝槽，並用四氟乙烯樹脂填充並對表面拋光，四氟乙烯樹脂部分佔輥子表面的面積百分率是60％及輥子表面粗糙度是0.3μm作為熱塑性樹脂，採用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)(固有粘度〔η〕＝0.65，玻璃化溫度Tg＝70℃，冷卻結晶溫度T∝＝125℃，熔點Tm＝264℃，結晶熱峰值溫度Tmc＝212℃)及0.1wt％的平均粒度為0.3μm的膠態二氧化矽粒子作為添加劑加入其中，樹脂乾燥到含水量小於20ppm，將乾燥後的樹脂送入公知的機筒內徑為250mm的熔體濟塑機中，並在285℃時熔體擠塑，擠出的熔融樹脂用10μm的切斷纖維不鏽鋼過濾器過濾，經過濾後的熔融樹脂餵入提供作為片材成型口模11的T型模頭，並從T型模頭擠出成片材，將成型的熔融片材1置於帶電輥21和提供作為冷卻鼓31的圓周直徑1.5m及寬1000mm，表面鍍有硬鉻及粗糙度為0.1μm的鼓之間，同時進行流延，帶電輥21和冷卻鼓31的表面速度分別為120m/min。
帶電輥21的寬度比流延片材1的寬度更窄，將8kv的直流正電壓從針式電極(未圖示)施加在流延片材的邊緣，將流延片材1的邊緣帶入與冷卻鼓31的表面接觸。
在流延期間，將3kv的直流正電壓施加在帶電輥21的軸承23a上，且冷卻鼓31接地。
在T型模頭11和帶電輥21之間，在片材1的橫向分別安裝直徑0.2mm的鎢絲51和52，並將8kv的正電壓施加在絲51上。
帶電輥21的軸承23a和軸22a設計成能導電到輥表面的金屬部分。
將冷卻水送入通過冷卻鼓31，保持冷卻鼓31的表面溫度在25℃，帶電輥21是一從動輥(自由輥)，沒有任何用於轉動的驅動機構，也沒有冷卻機構，帶電輥21的轉動力矩是1N。在流延期間，帶電輥21的表面溫度約為110℃，但未發現熔融片材1粘附在帶電輥21的表面上。
片材1是在良好的接觸中流延並能很好地從冷卻鼓上分離，所得流延片材2具有良好的表面性能，所得流延片材2是一種沒有任何表面缺陷，厚度為250μm及寬度為850mm，厚度不勻度小和平面度極好的非晶片材。
採用公知的輥式縱向多級拉伸機在拉伸溫度98℃時將流延片材拉伸至5倍，並冷卻到低於玻璃化溫度Tg，接著，將所得拉伸片材引入拉幅機，並用繃幅夾具夾住兩邊。片材在拉幅機裡加熱至100℃的熱氣氛圍中橫向(側面)拉伸至4.3倍，在220℃時熱定型固定長度並在150℃在橫向3％的鬆弛熱定型，因此，能夠在約為600m/min的高速下無破損地穩定地生產出一種12μm厚的雙軸取向聚酯片材。
所得片材(最終產品)完全沒有任何表面缺陷且平面度極好，其結果示於表2中。
對比例3除了施加在帶電輥21的電壓為0外，片材的生產如例8所述。熔融片材1可能粘附到帶電輥21上，且流延接觸和表面性能差，片材在寬度上變化很大，在拉幅機中橫向拉伸期間經常引起脫離夾持，所得片材(最終產品)在表面有凸起和凹陷，質量差且生產率低，其結果示於表2。
實例9和10除了帶電輥21上的四氟乙烯樹脂部分的比率改變外，片材的生產如例8所述。在兩種情況中，所得片材(最終產品)質量極好且生產率也高，其結果示於表2中。
對比例4除了帶電輥21的整個圓周表面用四氟乙烯樹脂成型外，片材的生產如例8所述。將3kv的正電壓施加在帶電輥軸上，但是由於帶電輥21的表面完全絕緣，所見帶電輥的作用很小，雖然，帶電輥21的表面材料是不粘附的，但熔融片材1粘附在帶電輥21表面上。在片材流延中，流延接觸和表面性能兩者都差，該結果示於表2。
表2
實例13作為帶電輥21，採用圓周直徑為150mm和寬度為800mm的輥子，帶電輥21是一表面上熱噴鍍有氧化鋁陶瓷的碳鋼輥子，圓周表面用鋁進一步金屬化。
作為熱塑性樹脂，採用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)(固有粘度〔η〕＝0.63)及0.1wt％的平均粒度0.5μm的膠態二氧化矽粒子作為添加劑加入其中。樹脂乾燥到含水量小於20ppm。將乾燥後的樹脂送入公知的機簡直徑為250mm的熔體擠塑機中，並在285℃時熔體擠塑，擠出的熔融樹脂用10μm的切斷纖維不鏽鋼過濾器過濾。經過濾後的熔融樹脂餵入提供作為片材成型口模11的T型模頭，並從T型模頭擠出成片材，將成型的熔融片材置於帶電輥21和作為冷卻鼓31的圓周直徑為1.5m、寬度為1000mm、表面鍍有硬鉻及粗糙度為0.1μm的的鼓之間，同時進行流延，帶電輥21和冷卻鼓31的表面速度分別為100m/min。
帶電輥21的寬度比流延片材1的寬度更窄，將8kv的直流正電壓從針式電極(未圖示)施加在流延片材的邊緣，將流延片材1的邊緣帶入與冷卻鼓31的表面接觸。
在流延期間，用與其電鍍表面接觸的碳刷將電壓施加在帶電輥21上，施加的是3kv的直流正電壓，且冷卻鼓31接地。
在T型模頭11和帶電輥21之間，在片材1的橫向分別安裝直徑0.2mm的鎢絲51和52，並將7kv的正電壓旋加在絲51上。
來自共用冷卻器的冷卻水分別加入通過冷卻鼓31和帶電輥21，使各自的表面溫度保持在25℃。
所得流延片材2是一種沒有任何表面缺陷，厚度為200μm及寬度850mm，厚度不勻度小和平面度極好的非晶片材。
採用公知的輥式縱向多級拉伸機在拉伸溫度98℃時將流延片材拉伸至4.5倍，並冷卻到低於玻璃化溫度Tg，接著，將所得拉伸片材引入拉幅機，並用繃幅夾具夾住兩邊。片材在拉幅機裡加熱至100℃的熱氣氛圍中橫向(由側面)拉伸至4.5倍，在220℃下熱定型固定長度並在150℃橫向3％的鬆弛時熱定型，因此，能夠在約為45m/min的速度下無破損地穩定地生產出一種10μm厚的雙軸取向聚酯片材。
採用這種方法，生產片材(最終產品)3個月，所得片材完全沒有任何表面缺陷且平面度極好，帶電輥21的表面局部損壞，但整個表面是光滑的，不會發生損壞轉移到片材上，其結果示於表3中。
例14作為帶電輥21，採用圓周直徑為150mm和寬度為800m的輥子，帶電輥21是一表面上熱噴鍍有氧化鋁陶瓷和圓周表面上化學鍍鎳的碳鋼輥，除了採用這種帶電輥21外，片材的生產如例13所述，其結果示於表3。
表3
例15作為熱塑性樹脂，採用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)(固有粘度〔η〕＝0.62，玻璃化溫度Tg＝70℃，冷卻結晶溫度T∝＝128℃，熔點Tm＝265℃，結晶熱峰值溫度Tmc＝215℃)及0.1wt％的平均粒度為0.25μm的合成碳酸鈣粒子作為添加劑加入其中。樹脂乾燥到含水量小於20ppm。將乾燥後的樹脂送入公知的機筒內徑為250mm的串聯式擠塑機中，並在285℃時熔體擠塑，將擠出的熔融樹脂冷卻至270℃，並用10μm的切斷纖維不鏽鋼過濾器過濾擠出的熔融樹脂。經過濾後的熔融樹脂餵入作為片材成型口模11的寬度為1000mm的T型模頭，並從T型模頭在垂直方向(重力方向)擠出成片材，將成型的片材1置於提供作為帶電輥21的圓周直徑200mm，寬800mm，表面鍍鉻及表面粗糙度為0.1μm及轉動力矩為1.3N的自旋轉輥和提供作為冷卻鼓31的圓周直徑為2000mm，寬度為1000mm，表面鍍鉻及表面粗糙度為0.1μm的鼓之間，同時進行流延，帶電輥21和冷卻鼓31的表面速度分別為120m/min。
熔融片材1在其被帶入與冷卻鼓31接觸之前不久的寬度是870mm。片材1被帶入與帶電輥21接觸是以這種方式，即帶電輥21的中心與片材1的中心一致。將3kv的直流正電壓施加在帶電輥21上，這種情況中，電流是20-100mA。冷卻鼓31接地。
通過冷卻鼓31將冷卻水加入，使冷卻鼓31的表面溫度保持在25℃，通過帶電輥21冷空氣作為冷卻劑加入。
片材是在良好的接觸中以高速流延，所得片材2的表面性能是很好的。
所得流延片材2是一種無任可表面缺陷，厚250μm、寬度為870mm、厚度不均勻性小及平面度極佳的非晶片材。
採用公知的輥式縱向多級拉伸機在拉伸溫度98℃時將流延片材拉伸至5倍，並冷卻到玻璃化溫度Tg以下，接著，將所得拉伸片材引入拉幅機，並用繃幅夾具夾住兩邊。片材在加熱至110℃的熱氣氛圍中橫向(由側面)拉伸至4.5倍，在220℃時熱定型固定長度並在150℃時3％的鬆弛橫向熱定型，因此，能夠在約為600m/min的高速無破損地穩定地生產出一種12μm厚的雙軸取向聚酯片材。
所得片材(最終產品)完全沒有任何表面缺陷且平面度極佳。
對比例5除了施加在帶電輥21的電壓為0外，片材的生產如例15所述。熔融片材1粘附到帶電輥21上，且不能生產流延片材2。
實例16除了採用自由轉動力矩為4N的自由旋轉輥作為用在例1中的帶電輥21外，厚12μm的雙軸取向片材的生產如例15所述。
由於帶電輥21的轉動力矩很大，發現帶電輥21在熔融片材1的表面上部分地滑過，然而，雖然所得流延片材2在機器方向上有一些厚度不均勻，但是在與冷卻鼓31接觸的表面上沒有凹陷，可用作生產最終產品的原料片材。
實例17用在例6中的線電極52是接地的，安裝安培計以測量流入地的電流，監測電流的變化。當電流的時間微分值超過+25mA/sec時，設備中有電路停止將電壓施加在帶電輥21上。
在片材生產設備中，當片材成型時，片材1中的氣泡企圖釋放，但流入接地電極的電流增加，以使片材1在從T型模頭擠出有孔的地方停止將電壓施加在帶電輥21上，因此，看不到冷卻鼓31上放電。
對比例6除了接地電極不起作用外，片材的生產如例17所述。
當片材1含有企圖釋放的氣泡到達帶電輥21和冷卻鼓31時，朝向冷卻鼓31發生強烈的放電。
權利要求
1.一種生產熱塑性樹脂片材的方法，包括(a)從片材成型口模連續擠出熔融樹脂成片材的片材擠出步驟；(b)將由擠出步驟成型的片材置於旋轉帶電體和旋轉冷卻體之間使其帶電的片材帶電步驟；(c)用冷卻體冷卻和固化在帶電步驟中帶電並與冷卻體表面保持接觸的片材的片材冷卻步驟，以及(d)卷取由冷卻步驟成型的流延片材的流延片材卷取步驟。
2.根據權利要求1的生產熱塑性樹脂片材的方法，其中在片材擠塑步驟和片材帶電步驟之間，提供一種通過無任何接觸的輔助電極，將與存在於帶電體表面上的電荷極性相同的電荷供給由片材擠出步驟成型的片材表面上的輔助充電步驟。
3.根據權利要求1或2的生產熱塑性樹脂片材的方法，其中帶電體的表面層中具有金屬部分和非金屬部分。
4.根據權利要求1-3中的任一項的生產熱塑性樹脂片材的方法，其中帶電體是一無任何用於旋轉的強制傳動機構的從動旋轉體。
5.根據權利要求1-4中的任一項的生產熱塑性樹脂片材的方法，其中在片材的橫向上帶電體有電荷部分的最大寬度比片材的寬度短10mm或更多。
6.根據權利要求1-5中的任一項的生產熱塑性樹脂片材的方法，其中帶電體有電荷部分與支撐帶電體旋轉的旋轉裝置絕緣。
7.根據權利要求2的生產熱塑性樹脂片材的方法，其中接地電極設置成面對輔助充電步驟中的輔助電極，使片材在輔助電極和接地電極之間保持運動，以及檢測流入接地電極的電流，根據檢測的電流控制存在於帶電體的電荷。
8.一種生產熱塑性樹脂片材的方法，該方法包括由權利要求1-7中的任一項所述的生產熱塑性樹脂片材的方法所得流延片材的拉伸和/或熱處理步驟。
9.一種生產熱塑性樹脂片材的設備，該設備包括(a)適用於連續擠出熔融熱塑性樹脂的片材成型口模；(b)提供與自片材成型口模擠出的片材表面保持接觸的旋轉帶電體；(c)提供與片材和帶電體接觸面的反面保持接觸的旋轉冷卻體；(d)保持片材處於帶電體和冷卻體之間的裝置和(e)用於卷取經冷卻體成型的流延片材的流延片材卷取裝置。
10.根據權利要求9的生產熱塑性樹脂片材的設備，其中在片材成型口模和帶電體之間，提供一種將與存在於帶電體表面上的電荷極性相同的電荷供給從片材成型口模擠出的片材表面且與片材表面間隔開的輔助電極。
11.根據權利要求9或10的生產熱塑性樹脂片材的設備，其中帶電體的表面層具有金屬部分和非金屬部分。
12.根據權利要求9-11中任一項的生產熱塑性樹脂片材的設備，其中帶電體是從動旋轉體。
13.根據權利要求9-12中任一項的生產熱塑性樹脂片材的設備，其中在片材的橫向上，帶電體有電荷部分的最大寬度比片材的寬度短10mm或更多。
14.根據權利要求9-13中任一項的生產熱塑性樹脂片材的設備，其中帶電體有電荷部分是與支撐帶電體旋轉的旋轉裝置絕緣的。
15.根據權利要求10的生產熱塑性樹脂片材的設備，其中接地電極設置成面對輔助電極，並使片材在輔助電極和接地電極之間保持運動，設置電流檢測器檢測流在接地電極的電流，同時根據電流檢測器檢測到的電流提供控制器來控制存在於帶電體上的電荷。
全文摘要
一種用於生產熱塑性樹脂片材的方法和設備,其中熔融擠出的運動著的熱塑性樹脂片材被帶入與旋轉冷卻體接觸,並被冷卻和固化,以生產一種流延片材,包括利用旋轉帶電體與片材接觸,使片材在冷卻體和帶電體之間保持運動,將電荷由與片材接觸的旋轉帶電體供給片材,使片材與冷卻體表面保持接觸。
文檔編號B29C47/88GK1262988SQ0010277
公開日2000年8月16日 申請日期2000年1月12日 優先權日1999年1月13日
發明者坂本純, 綱島研二, 宮川克俊 申請人:東麗株式會社