双螺杆挤出装置及薄膜制造方法_3

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排口 37b排出的制冷剂利用冷却装置调节为规定的温度并向制冷剂供排 口 37a循环供给。
[0097] 作为制冷剂,通常使用水或醇、醚或它们的混合物、或油等液态介质,从冷却效率 较高这点上,优选具有蒸发潜热的工作流体(液态介质)。这种工作流体能够通过蒸发潜热 与熔融树脂高效率地进行热交换。其中,作为工作流体,从具有较高的蒸发潜热且操作上的 危险性及传热效率这点上,优选水。本实施方式中,将水作为制冷剂而构成。
[0098] 当从制冷剂供排口 37a向制冷剂流路37供给制冷剂时,进行一次供给动作时供 给至制冷剂供排口 37a的制冷剂的量优选调节在0. 001L(升;以下相同)/树脂lkg~ 0. 150L/树脂lkg的范围内。若制冷剂的供给量为0. 001L/树脂lkg以上,则制冷剂流路的 下游侧的热交换变得更加良好,容易将制冷剂流路的上游侧与下游侧之间的熔融树脂的温 度不均维持为较小。并且,若制冷剂的供给量为0. 150L/树脂lkg以下,则可防止供给的制 冷剂量过多而难以蒸发,确保冷却效率,容易将熔融树脂的温度不均维持为较小。
[0099] 作为制冷剂的供给量,从进一步保持机筒内的熔融树脂的温度均匀性的观点考 虑,优选为〇· 002L/树脂lkg~0· 100L/树脂lkg,更优选为0· 003L/树脂lkg~0· 050L/ 树脂lkg。
[0100] 就冷却而言,也可在从挤出机挤出之进行冷却,但是为层流,热交换效率较低,发 生局部冷却,有时会伴随品质偏差及局部固化。因此,冷却优选在能够利用基于对流传热的 高效率的热交换的挤出机的下游侧进行。
[0101] [树脂温度检测器]
[0102] 树脂温度检测器50为配设于后述的过滤器42与齿轮栗44之间,并且由在树脂流 通管内配置有测温部的树脂温度检测传感器S1和支撑板54构成的温度检测机构。通过该 温度检测机构,能够直接检测挤出的熔融树脂的温度。树脂温度检测器50中,如图1及图5 所示,在熔融树脂所流通的内径为80mm的树脂流通管52的壁材上安装有树脂温度检测传 感器S1,能够直接检测熔融树脂的温度。树脂温度检测传感器S1配置于测温部通过与树脂 流通管52的树脂流通方向正交的剖面的中央的与树脂接触的位置(本实施方式中,测温部 位于从树脂流通管52的内壁面起40_的位置即配管中央部)。因此,从防止传感器受到流 通的熔融树脂的阻力而被破损的观点考虑,支撑板54作为具有能够承受熔融树脂的阻力 的强度的防破损材而被安装。
[0103] 本实施方式中,为了减轻受到流通的树脂的树脂压力而施加于树脂温度检测传感 器S1的载荷,该支撑板54配置于树脂温度检测传感器S1的树脂流通方向上游侧。
[0104] 在机筒内对树脂进行加热熔融时测量温度的情况下,通常检测机筒本身的温度并 对该温度进行调节,但会受到机筒中的温度不均的影响。因此,本实施方式中的树脂温度检 测传感器S1直接检测树脂温度而不是检测机筒的温度。由此,能够进行熔融树脂的更加准 确的温度控制,能够有效地抑制机筒内的熔融树脂的温度变动。
[0105] 并且,在树脂流通管中流通的熔融树脂的温度受到装置的设置环境等的影响而容 易发生变动,因此测量熔融树脂的温度的测温部优选配置于在管内部方向(直径方向)上 距离树脂流通管的内壁面l〇mm以上的位置。通过测温部距离内壁面10mm以上,能够更加 准确地测量树脂的温度。测温部的设置位置更优选在从树脂流通管的内壁面向管内部方向 远离20謹以上。
[0106] 如图5所示,通过在管剖面的直径方向上将板材的一端和另一端分别固定于内壁 面来设置支撑板54,但并不限于该方式,也可仅将板材的一端固定于内壁面来进行设置。例 如,从熔融树脂的流通容易度的观点考虑,可如图5所述,仅将板材的一端固定于内壁面, 另一端不进行固定而使其位于与测温部相同的位置。并且,也可以是在支撑板的内部固定 传感器的方式。
[0107] 防破损材的材质为与熔融树脂接触也不会腐食的材料,优选导热优异的材料。作 为材质,例如可举出不锈钢合金材(SUS材)、铬钼钢等。
[0108] 防破损材的尺寸和厚度并没有特别限制,根据树脂流通管的内径、熔融树脂的流 通速度、熔融树脂的粘度等性状等进行选择即可。防破损材可以是板材、柱材、棒材等。
[0109] 如支撑板54等防破损材可配置于树脂温度检测传感器的树脂流通方向上游,以 免受到流通的熔融树脂本身的阻力。并且,防破损材并不限于树脂温度检测传感器的上游 侧,相反,也可配置于树脂温度检测传感器的下游侧的靠近传感器的位置(例如,与传感器 相邻的位置),通过在传感器附近具备支撑板,在受到熔融树脂的阻力时成为加强板,从而 可防止传感器的变形、破损。
[0110] 另外,可以以在防破损材的内部埋设树脂温度检测传感器以防止由熔融树脂产生 的负荷直接施加于传感器的方式构成。
[0111] 树脂温度检测器50能够连续地或在预先设定的定时检测熔融树脂的温度。检测 值始终或根据需要被发送至控制装置60。温度检测传感器S1可使用公知的热电偶等。
[0112] [齿轮栗]
[0113] 在双螺杆挤出机100的挤出机出口 14的熔融树脂挤出方向下游,于树脂温度检测 器50的上游侧设有利用驱动齿轮和从动齿轮进行流量调节的齿轮栗44。也可以是两个齿 轮被驱动。通过在挤出机100与作为聚酯制膜机的成型模具40之间设置齿轮栗44,挤出量 的变动减少,能够向成型模具40供给恒定量的树脂,厚度精确度得到提高。尤其,当使用双 轴螺杆挤出机时,由于挤出机本身的升压能力较低,因此优选谋求了由齿轮栗44带来的挤 出稳定化的方式。
[0114] 通过使用齿轮栗44,能够将齿轮栗44的喷出侧的压力变动(出压变动)设为吸入 侧的压力变动(入压变动)的1/5以下,并能够将树脂压力变动幅度降低至±1%以内。作 为其他的优点,由于能够在不提高螺杆顶端部的压力的情况下进行利用过滤器的过滤,因 此能够期待树脂温度上升的防止、传送效率的提高及挤出机内的滞留时间的缩短。并且,也 能够防止由于过滤器的滤压上升为原因而导致从螺杆供给的树脂量发生经时变动。但是, 若设置齿轮栗44,则根据设备的选定方法而设备变大,有时树脂的滞留时间变长、以及因齿 轮栗部的剪切应力而引起树脂分子链的切断,因此,不会因齿轮栗的设置而使聚酯的耐水 解性等性能受损是非常重要的。
[0115] 若齿轮栗44的喷出侧压力(入压)与吸入侧压力(出压)之差(差压)变得过 大,则齿轮栗44的负荷变大,剪切发热变大。因此,运行时的差压设为20MPa以内,优选设 为15Mpa,进一步优选设为lOMPa以内。并且,从薄膜厚度的均匀化的观点考虑,为了使齿轮 栗44的一次压力恒定,控制挤出机的螺杆旋转或使用压力调节阀是有效的。
[0116] [成型模具及过滤器]
[0117] 在树脂温度检测器50的熔融树脂挤出方向下游,作为制膜成聚酯薄膜等薄膜的 薄膜制膜机,设有将从挤出机出口 14挤出的熔融树脂以膜状(例如,作为带状的膜)喷出 的成型模具40、以及用于将喷出的膜进行冷却而固化的未图示的冷却辊(例如,铸造机筒 等)。从机筒10的挤出机出口 14挤出的熔融树脂从成型模具40以薄片状传送至冷却辊, 通过进行冷却而固化,制膜成薄片。如此得到未拉伸的聚酯薄片。
[0118] 并且,在机筒10的挤出机出口 14与成型模具40之间设有用于防止在制膜中所使 用的聚酯树脂中混入未熔融树脂或异物的过滤器42。过滤器可使用金属纤维过滤器等。
[0119] 过滤器孔径可以在1 μπι~100 μπι的范围内适当地进行选择。
[0120] 在从成型模具40挤出熔体(熔融树脂)之后,例如在与冷却辊接触之前的间隙 (气隙)的湿度优选调整为5% RH~60% RH,更优选调整为15% RH~50% RH。通过将气 隙中的湿度设在上述范围内,能够调节薄膜表面的C00H量或0Η量。并且,通过调节为低湿 度,能够减少薄膜表面的羧酸量。
[0121] 并且,通过提高一次树脂温度之后进行冷却,能够抑制末端C00H量的增加,并且 能够抑制未熔融异物的产生。另外,可得到抑制以薄片状制膜的聚酯树脂的雾度上升的效 果。尤其,当制膜成厚壁的薄片时,容易因冷却速度的不足而导致雾度上升,但此时的上升 得到抑制。
[0122] [控制装置]
[0123] 控制装置60为主要负责控制双螺杆挤出装置100Α的树脂温度控制机构,与双螺 杆挤出机100、温度检测传感器S1~S2、以及构成冷却循环系统的循环用栗、供给停止阀、 冷却装置等电连接,并且构成为能够按照来自温度检测传感器Sl、S2的检测值来控制制冷 剂向双螺杆挤出机的供给,从而适当地控制树脂温度。
[0124] 接着,参考图6重点说明利用控制本实施方式的双螺杆挤出装置100Α的树脂温度 控制机构即控制装置60进行的控制程序中,向冷却配管的制冷剂供排口 37a(第1制冷剂 供排口)断续供给制冷剂即水的断续注水控制程序。
[0125] 若通过开启本实施方式的薄膜制造装置的启动开关来开启控制装置60的电源, 则双螺杆挤出装置100A的控制系统被启动,执行断续注水控制程序。另外,系统的启动除 了自动进行以外,也可手动进行。
[0126] 若执行本程序,则首先判断树脂温度升高而是否需要进行控制,因此在步骤100 中,通过温度检测传感器S1检测熔融树脂的温度。接着,在步骤120中,检测出的树脂温度 超过预先设定的熔融树脂的设定温度t的值,判定由检测出的树脂温度减去设定温度t而 得到的温度差At是否小于阈值温度T。
[0127] 当在步骤120中判定为温度差At为阈值温度T以上时,树脂温度变得过高而末 端羧基量增加,制膜的树脂的耐水解性有可能降低,因此过渡到步骤140,按照树脂温度的 检测值相对于设定温度的偏差,通过PID控制来确定水量(制冷剂)的输出。当在步骤120 中判定为温度差A t小于阈值温度T时,树脂温度无法过度上升,末端羧基量显著增加的可 能性较小,因此过渡到步骤220。
[0128] 在接下来的步骤160中,开始向制冷剂供排口 37a供给制冷剂。此时,优选一边将 供给量调节在〇. 001L/树脂lkg~0. 150L/树脂lkg的范围内,一边供给作为制冷剂的水。 通过将供给量设在该范围内,可得到良好的冷却效率,可有效地减轻熔融树脂的温度不均。
[0129] 本实施方式中,通过打开设置于冷却循环系统中的供给停止阀并驱动循环用栗来 开始供给制冷剂。
[0130] 此时,优选以下述周期断续供给制冷剂。即,以10秒以上且120秒以下的周期并 将供给时间(秒/次)调节在上述周期的超过〇%且40%以下的范围内来适当地进行制冷 剂向第1制冷剂供排口的供给。通过供给时间(秒/次)超过上述周期(10秒以上且120 秒以下)的〇%,能够将树脂温度与树脂设定温度的温度差维持为较小。并且,通过供给时 间(秒/次)为上述周期(10秒以上且120秒以下)的40%以下,能够将树脂温度与树脂 设定温度的温度差维持为较小。
[0131] 其中,供给时间(秒/次)优选调节在上述周期的0.3%以上且30%以下的范围 内。
[0132] 关于以上述周期断续供给制冷剂这一点,在后述的第2实施方式~第4实施方式 中也相同。
[0133] 从抑制上述熔融树脂的温度不均的观点考虑,作为树脂温度与树脂设定温度的温 度差,优选设为1°C以下,更优选设为0. 5°C以下。若温度差为1°C以下,则能够将熔融树脂 的温度不均减少为较低。
[0134] 关于树脂温度与树脂设定温度的温度差,在后述的第2实施方式~第4实施方式 中也相同。
[0135] 接着,在步骤180中,由供给制冷剂的周期、冷却所需的输出及控制常数计算出供 给时间,并判定是否已经过制冷剂的供给时间。当在步骤180中判定为已经过制冷剂的供 给时间时,由于已完成与冷却所需的输出相对应的制冷剂的供给,因此在接下来的步骤200 中,停止向制冷剂供排口 37a供给制冷剂。本实施方式中,关闭设置于冷却循环系统中的供 给停止阀,停止供给制冷剂。此时,制冷剂的流路切换成未图示的不经由机筒的旁路,由此 循环用栗可维持驱动状态。
[0136] 另外,当在步骤180中判定为还未经过制冷剂的供给时间时,仍继续供给制冷剂, 直至经过预先设定的供给时间。
[0137] 其后,在步骤220中,判定有无双螺杆挤出装置的运行停止要求,当判定为没有 运行停止要求时,由于需要继续稳定地保持熔融混炼的熔融树脂的温度,因此过渡到步骤 240。另一方面,当在步骤220中判定为有运行停止要求时,由于无需继续控制树脂温度,因 此直接结束本程序。
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