塑料薄膜轧制装置 本发明与塑料薄膜轧制装置相关。更详细地说，与改善在现有的轧制装置中进行高倍率的轧制时产生的各种缺点、能够较好地生产不产生皱褶等的品质优良的塑料薄膜的装置相关。
所谓塑料薄膜的轧制，即如实开昭52-135465号公报所记载的那样，将塑料薄膜通过一对轧辊之间，在此轧辊上施加下压力而使塑料薄膜的厚度减少。轧制实质上是在作为一对轧辊相互接触部位的轧制变形点(沿轧辊的长度方向延伸)进行。
上述公报明示，一对轧辊的圆周速度设有差别，将塑料薄膜绕于低速的辊轧上供给，在轧制变形点确实地进行轧制，增大轧制倍率时，能够期望防止在塑料薄膜上发生皱褶及起伏等的改善。
然而，用现有的轧制装置为了进行轧制倍率高的轧制，必须对轧辊施加高的下压力，为此存在下述问题。即，作为被轧制材料的塑料薄膜由于高的下压力而断裂或产生缝隙；产生由塑料薄膜的变形阻抗导致的轧辊的扰度；由于进入塑料薄膜的变形点变得困难而发生皱褶及折叠等。
本发明的目的是提供能够得到生产性高且品质优良地塑料薄膜的塑料薄膜轧制装置。
本发明的塑料薄膜轧制装置的特征是：沿着塑料薄膜的输送路线至少配置3个轧辊，在该至少3个轧辊中的2个轧辊间形成1个轧制变形点，且该至少3个轧辊阶段地轧制塑料薄膜地形成多个轧制变形点。
前述的现有的装置中的问题，由在仅有的一个轧制变形点以高轧制倍率进行轧制而产生。在本发明中，因为沿着塑料薄膜的输送路线，在多个轧制变形点进行轧制，所以能够减小在各轧制变形点的轧制倍率、且能够增大作为过程整体的轧制倍率。由此，能够生产性好、且不发生皱褶等地进行塑料薄膜的轧制。
在前述的轧制装置中，设有驱动前述至少3个轧辊的驱动装置，以不同的速度驱动规定各轧制变形点的2个轧辊，在1个轧制变形点使圆周速度大的轧辊作用于塑料薄膜的一侧表面，在下面的轧制变形点使圆周速度大的轧辊作用于塑料薄膜的另一侧表面的构成为所希望的。由此，能够使塑料薄膜的一侧表面及另一侧表面交互地受到拉伸作用，防止在现有的一个轧制变形点轧制的情况下产生的塑料薄膜的卷曲。
在上述的特征中，最好是将前述至少3个轧辊设置成顺序轧制变形点的状态。由此，作为所希望的形态，能够只靠3个轧辊设置2个轧制变形点。
特别地，在前述至少3个轧辊中，以2个轧辊作为驱动轧辊，将剩余的轧辊配置于该2个驱动轧辊之间，且成为由该2个驱动轧辊驱动的非驱动轧辊为所希望的。由此，只驱动2个轧辊即可，剩余的轧辊由和驱动轧辊的接触来驱动。
在上述的特征中，设有将前述2个驱动轧辊中的一个押向另一个而施加压下力用的压下力付与装置，或者，设有将前述非驱动轧辊押向前述2个驱动轧辊而施加压下力用的压下力付与装置为所希望的。由此，不仅只驱动2个轧辊即可，而且能够使压下力付与装置简便。
而且，在前述装置中，前述至少3个轧辊，能够由分别成对地配置的偶数个轧辊构成。此情况下，设有将各对的轧辊中的一个押向另一个而施加压下力用的压下力付与装置是所希望的。
而且，本发明提供的塑料薄膜轧制装置的特征是设有：上侧驱动轧辊；以比此上侧驱动轧辊的圆周速度大的圆周速度驱动的下侧驱动轧辊；在与上述上侧驱动轧辊之间形成对塑料薄膜实施轧制的上侧轧制变形点的同时在与上述下侧驱动轧辊之间形成对在上述上侧轧制变形点实施了轧制的塑料薄膜实施再轧制的下侧轧制变形点的非驱动轧辊。
而且，本发明提供的塑料薄膜轧制装置的特征是设有：上侧驱动轧辊；以比此上侧驱动轧辊的圆周速度大的圆周速度被驱动的下侧驱动轧辊；在与上述上侧驱动轧辊之间形成对塑料薄膜实施轧制的上侧轧制变形点的上侧非驱动轧辊；在与此上侧非驱动轧辊之间形成对在上述上侧轧制变形点实施了轧制的塑料薄膜实施再轧制的中央侧轧制变形点的同时在与上述下侧驱动轧辊之间形成对在上述中央侧轧制变形点实施了轧制的塑料薄膜实施再轧制的下侧轧制变形点的下侧非驱动轧辊。
而且，本发明提供的塑料薄膜轧制装置的特征是设有：对塑料薄膜实施轧制的一对上侧轧辊；对在此上侧轧辊实施了轧制的塑料薄膜实施再轧制的一对下侧轧辊；使该塑料薄膜的一面侧的上侧轧辊的圆周速度比另一面侧的上侧轧辊的圆周速度大地驱动上述一对上侧轧辊的同时使该塑料薄膜的上述另一面侧的下侧轧辊的圆周速度比上述一面侧的下侧轧辊的圆周速度大地驱动上述一对下侧轧辊的驱动装置。
图1本发明的塑料薄膜轧制装置的实施例的正面图。
图2图1所示的装置的轧制单元部分的放大正面图。
图3本发明的轧辊的放大正面图。
图4显示图3所示的轧辊的第一变形例的正面图。
图5显示图3所示的轧辊的第二变形例的正面图。
图6显示图3所示的轧辊的第三变形例的正面图。
图7显示本发明的塑料薄膜轧制装置的另外例子的轧辊的正面图。
图8显示图7所示的轧辊的变形例的正面图。
以下，参照附图说明本发明的实施例。
图1为本发明的塑料薄膜轧制装置的一个实施例的正面图。图2为显示作为图1所示的轧制装置的一部分的轧制单元的放大图。
在图1中，轧制装置10配备着机架12、预热单元14和轧制单元16。预热单元14具有驱动用马达17和预热辊轧18、19、20、21、22。预热辊轧18、19、20、21、22通过滑轮及皮带装置24被马达17驱动。另外，向预热辊轧18、19、20、21、22的内部供给加热流体(图中未示)，预热塑料薄膜26。塑料薄膜26由最后预热辊轧21、22夹住供给到轧制单元16。
如图1及图2所示，轧制单元16包括在垂直方向连续地配置的3个轧辊28、30、32。另外，夹持辊轧34、36各自与轧辊28、32相对而设。
位于上侧的轧辊28为低圆周速度驱动的轧辊，位于下侧的轧辊32为高圆周速度驱动的轧辊。中间的轧辊30是能够自由旋转地设置的非驱动轧辊，通过塑料薄膜26由驱动轧辊28和32的接触旋转来驱动。另外，此中间非驱动轧辊30具有比这些驱动轧辊28、32小的直径。
低圆周速度驱动的轧辊28，由马达38通过滑轮及皮带机构40驱动。此情况下，滑轮及皮带机构40也可以是包括变速用多级滑轮及变速机的结构。高圆周速度驱动的轧辊32也同样地、例如、由别的马达通过滑轮及皮带机构(图中未示)来驱动。向低圆周速度驱动的轧辊28及高圆周速度驱动的轧辊32的内部供给加热流体(图中未示)，一边加热塑料薄膜26一边进行轧制。
在轧制单元16的端部机架16a上设置着垂直的滑动导轨。下方压下块44、中间压下块46及上方压下块48在此滑动导轨上滑动可能地安装着。压下手柄50通过送入机构52连接于上方压下块48。下方压下块44通常维持在垂直下方的固定位置，中间压下块46及上方压下块48，相对于下方压下块44能够上下移动。
在图2中，位于下侧的高圆周速度驱动的轧辊32的轴32a通过轴承安装于下方压下块44，中间非驱动轧辊30的轴30a通过轴承安装于中间压下块46，另外位于上侧的低圆周速度驱动的轧辊28的轴28a通过轴承安装于上方压下块48。由此，非驱动轧辊30及低圆周速度驱动的轧辊28能够和相关的块同时升降。因而，由操作压下手柄50，将低圆周速度驱动的轧辊28相对非驱动轧辊30及高圆周速度驱动的轧辊32压下，能够提供所希望的轧制压下力。再者，轧制压下力能够利用油压机构等付与。
另外，夹持辊轧34、36由例如包含气缸的支持机构支持，对低圆周速度及高圆周速度驱动的轧辊28、32以适当的空气压力压下。由此，夹持辊轧34、36以和低圆周速度及高圆周速度驱动的轧辊28、32相同的圆周速度旋转。
图3是为了说明低圆周速度驱动的轧辊28、非驱动轧辊30及高圆周速度驱动的轧辊32的关系的部分放大图。在低圆周速度驱动的轧辊28和非驱动轧辊30之间形成第一轧制变形点X(沿辊轧的轴线方向伸长)，在非驱动轧辊30和高圆周速度驱动的轧辊32之间形成第2轧制变形点Y。
低圆周速度驱动的轧辊28在箭头A的方向以圆周速度V1被驱动，高圆周速度驱动的轧辊32在箭头C的方向以圆周速度V3被驱动。非驱动轧辊30通过塑料薄膜26由驱动轧辊28和32的旋转而被驱动、在箭头B的方向以圆周速度V2旋转。在非驱动轧辊30的圆周速度V2和上述V1及V2之间存在V1＜V2＜V3的关系。
进行基于由这样的结构构成的本发明的轧制装置和现有的轧制装置的比较试验得到下述的结果。下述表1作为塑料薄膜的原材料使用了高密度聚乙烯(HDPE、厚度60μm)情况的结果。另外表2和表3分别显示使用了聚丙烯(PP、厚度60μm)及聚丙烯(PP、厚度100μm)的结果。
在这些表中，比较例是关于只具有一个轧制变形点的现有的技术，本发明例1是关于采用了后面说明的图7所示的2对轧辊的结构，本发明例2是关于采用了图3所示的3个连续的轧辊的结构。另外，V0是图1的预热辊轧21、22的圆周速度。
再者。表面性及幅度的减少分别按以下的基准评价。
表面性0：全体为均匀透明状态
Δ：通过角度、通过反射光能看到因变形不匀导致的干涉
条纹的状态
×：能够清楚地看到干涉条纹或残存了部透明部分的状态
幅减少0：塑料薄膜的原材料幅度的10％以下
Δ：超过塑料薄膜的原材料幅度的10％、未到15％
×：幅的15％以上
表1(HDPE厚度60μm) 比较例 本发明例1 本发明例2 V0 V1 V2 V3 V4 2m/分 6m/分 6m/分 2m/分 3m/分 4m/分 6m/分 5m/分 2m/分 2m/分 2.7m/分 6m/分评价表面性 0 0 0幅减少 × Δ 0
在表1的结果中，在本发明例1中，在第1轧制变形点X处有3/4的圆周速度差、第2轧制变形点Y处有5/6的圆周速度差的条件下，进行2阶段的轧制。在本发明例2中，在第1轧制变形点X处有2/2.7的圆周速度差、第2轧制变形点Y处有2.7/6的圆周速度差的条件下，进行2阶段的轧制。
表2(PP厚度60μm) 比较例 本发明例1 本发明例2 V0 V1 V2 V3 V4 2m/分 6m/分 6m/分 2m/分 3m/分 4m/分 6m/分 5m/分 2m/分 2m/分 3.7m/分 6m/分评价表面性 Δ 0 0幅减少 × Δ 0
表3(PP厚度100μm) 比较例 本发明例1 本发明例2 V0 V1 V2 V3 V4 2m/分 10m/分 10m/分 2m/分 2m/分 3.8m/分 6.4m/分 10m/分 2m/分 2m/分 5.4m/分 10m/分评价表面性 (不能成形) Δ ×幅减少 (有断裂) 0 0
在表2中，显示了采用和表1情况相同的驱动圆周速度的结果，但在本发明例2中，中间非驱动轧辊30的圆周速度V2是3.7m/分。
在表3的结果中，在本发明例1中，在第1轧制变形点X处有2/3.8的圆周速度差、第2轧制变形点Y处有6.4/10的圆周速度差的条件下，进行2阶段的轧制。在本发明例2中，对于驱动轧辊的圆周速度分别是2m/分、10m/分，中间非驱动轧辊30的圆周速度V2是5.4m/分。由此，在第1轧制变形点X处有2/5.4的圆周速度差、第2轧制变形点Y处有5.4/10的圆周速度差的条件下，进行2阶段的轧制。
非驱动轧辊30，虽然被圆周速度不同的低圆周速度及高圆周速度驱动的轧辊28、32所夹持看起来不能旋转，但实际上在轧制塑料薄膜26的情况下，非驱动轧辊30以具有V1＜V2＜V3关系的圆周速度V2以稳定的状态旋转。圆周速度V2随要轧制的塑料薄膜26的种类而变化。然而，意外地，如果加工条件一定，就特定的塑料薄膜26来说，发现非驱动轧辊30以一定的圆周速度V2稳定地旋转。
从以上的结果，本申请的发明，即使增大轧制倍率，也能够改善轧制后的塑料薄膜的表面性(皱褶及透明度的变化)以及幅度的减少等。并且，与现有的单阶段轧制相比较能够减小各阶段的轧制压下力，其结果，减轻了各轧辊的负荷，减小了轧辊的扰度。
由此，能够减小各轧辊的直径增加长度、作为辊轧的素材可以采用硬度低的材料、使宽幅的塑料薄膜的轧制成为可能。这扩大了各轧辊材料选择的可能性，且可望改善生产性。另外，各轧辊的扰度变小，基于轧辊的摆动而产生的轧制品质低下变小。通过减小辊轧的直径，能够减小装置规模特别是重量，由于辊轧的曲率变大，故轧制变形作用变大。即，在连续薄膜成形中，虽然说轧制成形但也部分发生在变形点的轧制变形和由辊轧间的速度差引起的张力导致的延伸变形，然而，辊轧的曲率变大的话，轧制变形的比率变高。特别在图1所示的结构中，能够以1组压力付与机构进行多阶段的轧制，所以即使进行多阶段的轧制也不会使设备费用大幅度的增加。
而且，作为轧辊的材料，必须是能胜过被轧制材料的轧制变形阻力的，一般地要选择硬度大的材料。同时，在塑料薄膜的轧制中，因为辊轧表面与薄膜表面的相互作用、摩擦系数、密接性、滑动性等对轧制的稳定性带来很大的影响，故要选择适合这些物性的材料，但是，以前存在对硬度的过度制约，经常不能选择所希望的材料。
中间非驱动轧辊30能够自由旋转，在成形的稳定性方面是重要的。在付与同样的压下力的条件下对塑料薄膜进行2阶段轧制的情况下，第1轧制变形点X处的轧制倍率和第2轧制变形点Y处的轧制倍率不一样，其比值也随塑料薄膜的种类及轧制条件而变化，不成定值。
即，进入第2轧制变形点Y的塑料薄膜，和进入第1轧制变形点X时相比，对于轧制变形的变形阻力不同。作为最大的变化，由于在第1轧制变形点X处已经变形了，连接结晶间的连接分子在长度方向上拉紧，对超过其上的长度方向的变形显示出抵抗。而且，通过第1轧制变形点X处的变形，有时存在结晶断裂、再结晶后结晶度变化、其高级构造变为别的形态的情况，这些也使对轧制的变形阻力变化。而且，在结晶尺寸或其高次结构比较大的情况下，这些高次结构的变形被厚度限制，有时有使对使薄膜薄到某种程度以上的变形的阻力增加的情况。
由此，通过对于在2个轧制变形点处的轧制的平衡，在施加同样的压下力的情况下，第1轧制变形点处产生的轧制倍率和在第2轧制变形点处产生的轧制倍率的比也变化。中间轧辊30如果是以一定圆周速度旋转的驱动辊轧的话，若不计算并控制该轧辊的速度就不能稳定地得到良好的制品。这是非常麻烦的，且在不适当的速度的情况下，结果是薄膜断裂或薄膜松弛于中间轧辊上被卷入变形点。
在图3所示的实施例中，中间非驱动轧辊30的圆周速度V2，对应于欲轧制的塑料薄膜26的种类及轧制条件而变化，对于特定的塑料薄膜26的特定的轧制条件，变成稳定的一定的速度。也就是，第1轧制变形点X处的轧制倍率和第2轧制变形点Y处的轧制倍率的比自动地被调整，以使其适合于要轧制的塑料薄膜的种类和轧制条件。由此，在驱动中间非驱动轧辊30时不必进行麻烦的计算，不用说更期望不驱动而使之自由地旋转。
而且，在图3中，塑料薄膜26具有一侧表面P和另侧的表面Q。在第1轧制变形点X处，比低圆周速度驱动的轧辊28的圆周速度大的中间非驱动轧辊30作用于塑料薄膜26的一侧表面P。在第2轧制变形点Y处，比中间非驱动轧辊30的圆周速度大的高圆周速度驱动的轧辊32作用于塑料薄膜26的另一侧表面Q。由此，塑料薄膜26的一侧P和另一侧表面Q，交互地受到牵引作用，能够防止在现有的1个轧制变形点进行轧制的情况下发生的塑料薄膜的卷曲。
图4为显示图3所示的轧辊的第一变形例的正面图。此轧辊，与图3所示的相同，包括以圆周速度V1驱动的低圆周速度驱动的轧辊28、以圆周速度V3驱动的高圆周速度驱动的轧辊32和通过与这些驱动轧辊28、32接触而以圆周速度V2被驱动的非驱动轧辊30。低圆周速度驱动的轧辊28和高圆周速度驱动的轧辊32，分别可旋转地支持于大致固定的位置，与此相对，非驱动轧辊30，相对于这些驱动轧辊28、32接近或远离那样地，旋转可能地支持于例如能够沿箭头D所示方向移动的支持装置60上。由此，此支持装置60付与轧制压下力。非驱动轧辊30可比驱动轧辊28、32小，所以，比起可动地支持驱动轧辊28、32并由这些驱动轧辊28、32付与轧制压下力的构造，能使整体结构简单。
图5为显示图3所示的轧辊的第二变形例的正面图。此轧辊，与图3所示的相同，具有以圆周速度V1被驱动的低圆周速度驱动的轧辊28、以圆周速度V3驱动的高圆周速度驱动的轧辊32。在这些驱动轧辊28、32之间，配置着二个非驱动轧辊30b、30c。二个非驱动轧辊30b、30c，分别由驱动轧辊28、32驱动，且由对方的非驱动轧辊30b、30c驱动。其结果是非驱动轧辊30b、30c的圆周速度V21、V22互相不同。因此，在此轧制装置中，形成3个轧制变形点X、Y、Z，能够减小各段的轧制倍率及轧制压力。
图6为显示图3所示的轧辊的第三变形例的正面图。此轧辊具有低圆周速度驱动的轧辊28、非驱动轧辊30、高圆周速度驱动的轧辊32的同时，具有与这些串联地配置的低圆周速度驱动的轧辊28h、非驱动轧辊30h、高圆周速度驱动的轧辊32h。在此轧辊上，形成4个轧制变形点，能够减小各段的轧制倍率及轧制压力。
图7及图8为显示分别成对配置的偶数个轧辊的正面图。在此，所有的轧辊是驱动轧辊。
在图7中，沿着塑料薄膜26的输送路线配置着2对轧辊70、72、74、76。第1一对轧辊70、72形成第一轧制变形点X，压力付与装置(图中未示)如箭头G所示将一侧的轧辊70押向另一侧的轧辊72。一侧(上侧)的轧辊70的圆周速度V1比另一侧(下侧)的轧辊72的圆周速度V2小。同样地，第2个一对轧辊74、76形成第2轧制变形点Y，压力付与装置(图中未示)如箭头H所示将一侧的轧辊74押向另一侧的轧辊76。一侧(上侧)的轧辊74的圆周速度V3比另一侧(下侧)的轧辊76的圆周速度V4大。
塑料薄膜26具有具有一侧表面P和另侧的表面Q。在此情况下，在第1轧制变形点X处，圆周速度大的下侧的驱动轧辊72作用于塑料薄膜26的另一侧表面Q。在第2轧制变形点Y处，圆周速度大的上侧的轧辊74作用于塑料薄膜26的一侧表面P。由此，塑料薄膜26的一侧P和另一侧表面Q交互地受到牵引作用，能够防止在现有的1个轧制变形点进行轧制的情况下发生的塑料薄膜的卷曲。
在图8中，沿着塑料薄膜26的输送路线配置着3对轧辊70、72、74、76、78、80。在各对轧辊70、72、74、76、78、80中，有压下力付与装置(图中未示)如箭头G、H、I所示付与轧制压下力。此例的另外的特征与在图7所示例子中所述的同样。即，在轧辊70、72、74、76处，轧制变形点X处的圆周速度V1比V2小，轧制变形点Y处的圆周速度V3比V4大。而且，在轧辊78、80处，轧制变形点Z处的圆周速度V5比V6小。
如以上说明，本发明能够得到生产率高、没有幅度减少、没有皱褶的品质优良的塑料薄膜。