双螺杆挤出装置及薄膜制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种双螺杆挤出装置及薄膜制造方法。
【背景技术】
[0002] 聚酯适用于电绝缘用途和光学用途等各种用途中。其中，作为电绝缘用途，近年 来，尤其太阳能电池的背面保护用薄片（所谓的背板）等太阳能电池用途备受瞩目。
[0003] 使用聚酯的薄膜或薄片通常在其表面存在较多羧基或羟基、在存在水分的环境条 件下容易引起水解反应、并且具有随着时间的经过而劣化的倾向。例如，通常使用太阳能电 池模块的设置环境为室外等始终暴露在风雨下的环境，由于暴露在容易进行水解反应的条 件下，因此期望控制为聚酯的水解性稳定地得到抑制的状态。
[0004] 为了提尚聚酯树脂的耐水解性，优选减少末端駿基量（Acid value (AV))。为了减 小末端羧基量，在利用挤出机进行熔融挤出时降低被挤出的树脂的温度是有效的。然而，若 由于树脂温度较低而导致未熔融成分增加，则该未熔融成分促进结晶化，会引起产品的结 晶化白浊及粘附性的恶化。
[0005] 关于如上所述的状况，在熔融后于挤出机内部进行冷却是有效的（例如，参考日 本特开2012-91494号公报）。此时，在挤出机的树脂挤出方向下游设置冷却区。并且，由于 冷却时要求较高的冷却效率，因此使用具有较高的蒸发潜热的水的水冷方式是有效的。
[0006] 作为与挤出机的冷却有关的技术，公开有如下温度控制装置：为了在改变挤出机 的运行条件时减轻操作人员的可调节流阀的开度调节负担，根据料筒的温度状态和水的流 量状态来判定冷却能力，选择所需的电磁阀，根据冷却负荷来调节水的流量（例如，参考日 本特开平2-238920号公报）。
[0007] 并且，公开有如下树脂温度控制方法：根据机筒内的树脂温度与即将到达模具之 前的成型树脂温度之间的经时变化来控制机筒温度设定值，由此防止即将到达模具之前的 树脂温度的摆动（hunting)(例如，参考日本特开平11-34149号公报）。
[0008] 并且，公开有如下温度控制装置：由材料温度测定值与预先存储的材料温度的目 标设定温度值的差值来设定变更目标设定温度值，另一方面，温度调节机构根据基于变更 目标设定温度值和介质温度测定值而进行的PID运算结果，对循环回路内的介质进行加热 或冷却控制（例如，参考日本特开2002-307539号公报）。
[0009] 除上述以外，还有与在挤出装置中进行冷却控制的技术有关的公开（例如，参考 日本特开昭63-278819号公报及日本特开2009-83313号公报）。
[0010] 发明的概要
[0011] 发明要解决的技术课题
[0012] 如上所述，在设置于挤出机的树脂挤出方向下游的冷却区中，将水作为制冷剂进 行冷却时，由于水具有较高的蒸发潜热，因此在冷却效率这点上有利，但若连续供给水，则 容易成为过度冷却。因此，通常采用的是一边通过断续的注水进行温度控制一边进行冷却 的方式。
[0013] 例如，对于在太阳能电池用途等室外的苛刻环境条件下使用的树脂薄膜（例如聚 酯薄膜），要求优异的耐候性，为了挤出成型耐候性优异的薄膜，尽可能在低温下进行熔融 挤出是有效的。然而，作为由低温熔融所引起的弊病，可想到促进薄膜的白浊（结晶化）、制 膜适性恶化等耐候性以外的损害品质的弊病。因此，要求不损害薄膜特性和制膜适性的程 度的低温挤出技术。
[0014] 另一方面，挤出机（尤其是大型挤出机）中，通常在容纳有螺杆的机筒壁，沿着机 筒周围配置冷却用的配管，从该配管的一端（供给口）供给冷却水。由于被供给的冷却水 在供给口附近立即蒸发，因此从配管总长的中央附近至下游侧，热交换变得显著不足，有时 对机筒整体无法得到均匀的冷却效果。若考虑下游侧的热交换而增加注水量，则难以蒸发， 仍无法得到冷却效果。结果，在机筒周围方向发生温度不均。并且，温度控制通常是根据机 筒温度来进行的，因此因机筒的温度不均而发生水量周期的变动，熔融树脂的温度不会变 稳定。
[0015] 这种冷却效果的不均匀会导致薄膜成型品的品质变动（耐候性、白浊等），因此通 常决定在这些变动中估计安全因素在内的品质规格及工序条件，每次进行该决定时，发生 损耗的同时进行调整。因此，若考虑这种安全因素，则难以最大限度地发挥设备原有的能 力。
[0016] 因此，从提高产品品质及谋求均匀化的观点考虑，要求改善机筒的冷却不均匀，换 言之，要求确立熔融挤出的树脂的温度稳定化技术。
[0017] 本发明是鉴于上述内容而完成的。本发明提供一种与现有的双螺杆挤出机相比， 稳定地确保熔融挤出的树脂的温度，并且生成低雾度且耐候性优异的树脂的双螺杆挤出装 置及薄膜制造方法。
[0018] 用于解决技术课题的手段
[0019] 用于实现上述课题的具体方法如下。
[0020] < 1 >-种双螺杆挤出装置，其具备：机筒，具有挤出熔融树脂的挤出口；两个螺 杆，可旋转地配置于所述机筒内且外径为Φ 100mm以上；冷却系统，具有第1制冷剂供排口 及与机筒内的熔融树脂进行热交换的制冷剂所流通的制冷剂流路，并且配设于机筒壁（优 选在机筒壁内沿着机筒周围配设）；温度检测机构，配置于熔融树脂流通方向上的机筒的 挤出口的下游侧且用于将熔融树脂制膜成薄膜的薄膜制膜装置上游侧，并且检测从挤出口 挤出的熔融树脂的温度；及树脂温度控制机构，通过调节向第1制冷剂供排口供给的制冷 剂的供给量，将由温度检测机构检测出的熔融树脂的温度与树脂设定温度的温度差控制成 预先设定的阈值（规定的阈值）以下。
[0021] < 2 >根据< 1 >所述的双螺杆挤出装置，其在熔融树脂流通方向上的机筒的挤 出口的下游侧且用于将熔融树脂制膜成薄膜的薄膜制膜装置上游侧具有熔融树脂所流通 的树脂流通管，温度检测机构至少具有：测温部，配置于在管内部方向上距离树脂流通管的 内壁面10mm以上的位置；及防破损材，防止测温部的破损。。
[0022] < 3 >根据< 1 >或< 2 >所述的双螺杆挤出装置，其中，制冷剂为通过蒸发潜热 与熔融树脂进行热交换的工作流体。
[0023] < 4 >根据< 1 >至< 3 >中任一项所述的双螺杆挤出装置，其中，树脂温度控制 机构将制冷剂向第1制冷剂供排口供给的供给量调节在〇. 001L/树脂lkg~0. 150L/树脂 lkg的范围内。
[0024] < 5 >根据< 1 >至< 4 >中任一项所述的双螺杆挤出装置，其中，制冷剂为水。
[0025] < 6 >根据< 1 >至< 5 >中任一项所述的双螺杆挤出装置，其中，树脂温度控制 机构通过以10秒/次以上且120秒/次以下的周期并将供给时间（秒/次）设为上述周 期的超过〇%且40%以下来断续进行制冷剂向第1制冷剂供排口的供给，由此将树脂温度 与树脂设定温度的温度差控制成预先设定的阈值（规定的阈值）以下。
[0026] < 7 >根据< 1 >至< 6 >中任一项所述的双螺杆挤出装置，其中，当由薄膜制膜 装置制膜的树脂薄膜的雾度值超过预先设定的上限阈值Q1或者由薄膜制膜装置制膜的树 脂薄膜的雾度值的变动率超过预先设定的阈值Q3时，树脂温度控制机构提升树脂设定温 度，当由薄膜制膜装置制膜的树脂薄膜的雾度值小于预先设定的下限阈值Q2时，降低树脂 设定温度。
[0027] < 8 >根据< 1 >至< 7 >中任一项所述的双螺杆挤出装置，其中，当树脂温度与 树脂设定温度的温度差在预先设定的时间内未达到预先设定的阈值以下时，树脂温度控制 机构通过改变螺杆的转速来将树脂温度控制成树脂设定温度。
[0028] < 9 >根据< 1 >至< 8 >中任一项所述的双螺杆挤出装置，其中，冷却系统还具 有从制冷剂流路排出制冷剂的第2制冷剂供排口及切换制冷剂的流通方向的流通切换阀， 树脂温度控制机构通过切换流通切换阀来以预先设定的周期在第1冷却与第2冷却之间进 行切换，在所述第1冷却中，向第1制冷剂供排口供给制冷剂并从第2制冷剂供排口排出， 在所述第2冷却中，向第2制冷剂供排口供给制冷剂并从第1制冷剂供排口排出。
[0029] < 10 >-种薄膜制造方法，其具有如下工序：一边控制在机筒内熔融的树脂的温 度，一边使热塑性树脂熔融，所述机筒内具备可旋转地配置且外径为Φ 100mm以上的两个 螺杆；通过成型模具，将熔融的热塑性树脂以膜状挤出；及使挤出的热塑性树脂在冷却辊 上固化，
[0030] 在熔融工序中，在以膜状挤出的工序之前检测从机筒的挤出口挤出的熔融树脂的 温度，并通过调节供给至配设于机筒壁的冷却系统的制冷剂的供给量来将检测出的熔融树 脂的温度与树脂设定温度的温度差控制在预先设定的阈值以下。
[0031] < 11 >根据< 10 >所述的薄膜制造方法，其中，制冷剂为通过蒸发潜热与熔融树 脂进行热交换的工作流体。
[0032] < 12 >根据< 10 >或< 11 >所述的薄膜制造方法，其中，在熔融工序中，将制冷 剂的供给量调节在〇. 001L/树脂lkg~0. 150L/树脂lkg的范围内。
[0033] < 13 >根据< 10 >至< 12 >中任一项所述的薄膜制造方法，其中，制冷剂为水。
[0034] < 14 >根据< 10 >至< 13 >中任一项的薄膜制造方法，其中，在熔融工序中，通 过以10秒/次以上且120秒/次以下的周期并将供给时间（秒/次）设为周期的超过0% 且40%以下来断续进行制冷剂向冷却系统的供给，由此将熔融树脂的温度与树脂设定温度 的温度差控制在预先设定的阈值以下。
[0035] < 15 >根据< 10 >至< 14 >中任一项所述的薄膜制造方法，其中，在熔融工序 中，当由薄膜制膜装置制膜的树脂薄膜的雾度值超过预先设定的上限阈值Q1或者由薄膜 制膜装置制膜的树脂薄膜的雾度值的变动率超过预先设定的阈值Q3时，提升树脂设定温 度，
[0036] 当由薄膜制膜装置制膜的树脂薄膜的雾度值小于预先设定的下限阈值Q2时，降 低树脂设定温度。
[0037] < 16 >根据< 10 >至< 15 >中任一项所述的薄膜制造方法，其中，在熔融工序 中，当熔融树脂的温度与树脂设定温度的温度差在预先设定的时间内未达到预先设定的阈 值以下时，通过改变螺杆的转速来将熔融树脂的温度控制成树脂设定温度。
[0038] < 17 >根据< 10 >至< 16 >中任一项所述的薄膜制造方法，其中，冷却系统具 有第1制冷剂供排口、制冷剂所流通的制冷剂流路、从制冷剂流路排出制冷剂的第2制冷剂 供排口及切换制冷剂的流通方向的流通切换阀，
[0039] 在熔融工序中，通过切换流通切换阀来以预先设定的周期在第1冷却与第2冷却 之间进行切换，在所述第1冷却中，向第1制冷剂供排口供给制冷剂并从第2制冷剂供排口 排出，在所述第2冷却中，向第2制冷剂供排口供给制冷剂并从第1制冷剂供排口排出。
[0040] 发明效果
[0041] 根据本发明，能够提供一种与现有的双螺杆挤出机相比，稳定地确保熔融挤出的 树脂的温度，并且生成低雾度且耐候性优异的树脂的双螺杆挤出装置及薄膜制造方法。
【附图说明】
[0042] 图1是表示本发明的实施方式中的薄膜制造装置的结构例的概略图。
[0043] 图2是表示结构图1的薄膜制造装置的双螺杆挤出机的结构例的概略剖视图。
[0044] 图3是表示沿着双螺杆挤出机的机筒周围配设的冷却流路的概略立体图。
[0045] 图4是图3的A-A线剖视图。
[0046] 图5是表示树脂温度检测器50的与树脂流通方向正交的剖面的概略剖视图。
[0047] 图6是表示本发明的第1实施方式的断续注水控制程序的流程图。
[0048] 图7是表示本发明的第2实施方式的断续注水控制程序的流程图。
[0049] 图8是表示本发明的第3实施方式的断续注水控制程序的流程图。
[0050] 图9是表示本发明的第4实施方式的流通切换控制程序的流程图。