〇樹脂フィルムの開発では、
　【この材料をフィルムにしたい】
　【新しい添加剤を配合したフィルムを評価したい】
　といった場面が数多くあります。

　しかし、実施にTダイフィルム成形を行ってみると、

• フィルムの厚みが均一にならない
• 表面にスジやムラが発生する
• フィルムがカールする
• ブロッキングが発生する
• フィッシュアイや異物が見られる
• フィルムが安定して引き取れない
• 成形条件によって物性が大きく変わる

　といった問題に直面する事があります。

　これらの問題は、単純に【成形温度を上げれば解決する】
　というものではありません。

　樹脂の種類、分子量、添加剤、溶融粘度、Tダイ温度
　押出量、引取速度、冷却条件　等、様々な要因が
　相互に影響しています。

　本記事では、これからフィルム開発に携わる担当者が
　押さえておきたい、Tダイフィルム成形の基本的な考え方と
　成形条件、不良発生の原因について分かりやすく解説します。

■Tダイフィルム成形とは？

〇Tダイフィルム成形とは、押出機で溶融させた樹脂を
　T字型のダイ（Tダイ）から薄いシート状に押し出し
　冷却・引取する事でふぃうr無を成形する方法です。

　基本的な工程は、

　①樹脂投入
　↓
　②押出機で溶融・混練
　↓
　③Tダイから吐出
　↓
　④冷却
　↓
　⑤引取
　↓
　⑥巻き取り

　という流れになります。

　Tダイフィルム成形は、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）
　ポリアミド（PA）、ポリエステル系樹脂、エンジニアリングプラスチック
　等、様々な樹脂のフィルム開発に利用されています。

　特に研究開発では、量産設備を使用する前段階として
　少量の材料でフィルム化出来る試作設備が重要になります。

■Tダイフィルム成形で重要な5つの条件

〇Tダイフィルム成形では、主に以下の条件を総合的に
　考える必要があります。

①樹脂温度

〇樹脂を適切に溶融させる為の温度です。

　温度が低すぎると、

• 未溶融
• 圧力上昇
• 吐出不安定
• 表面荒れ

　等の原因となり、一方で温度が高すぎると、

• 樹脂の熱劣化
• 黄変
• 分子量低下
• ガス発生
• 焦げ、異物

　等に繋がる可能性があります。

　したがって、【高温にすれば流れやすくなる】という
　考え方だけで条件を決めるのは危険です。

②吐出量

〇単位時間当たりに押し出す樹脂量です。

　押出量が変わると、フィルムの厚みや成形安定性も
　変化します。

　特に試作では、押出量を一定にしたうえで引取速度を
　変える事で、狙った厚みへ調整する方法が基本となります。

③引取速度

〇Tダイから出てきた溶融樹脂を、どの程度の速度で
　引き取るかという条件です。

　一般的には、
　【引取速度を早くする　→　フィルムは薄くなる】
　【引取速度を遅くする　→　フィルムは厚くなる】
　という関係になります。

　ただし、単純な比例関係ではありません。

　樹脂の伸張性や溶融粘度、冷却条件などによっても
　変化する為、実際の成形では試作しながら最適条件を探します。

④Tダイ温度

〇Tダイ内部を流れる樹脂の温度も非常に重要です。

　Tダイ内で樹脂温度にバラつきがあると、流動状態が
　変化し、フィルムの幅方向に厚みムラが発生する可能性があります。

　また、Tダイ温度が低すぎる場合には吐出抵抗が大きくなり
　高すぎる場合には熱劣化のリスクが高くなります。

⑤冷却温度

〇Tダイから出た溶融フィルムは、そのままでは形状が安定しません。

　その為、冷却ロールなどを使用してフィルムを冷却・固化させます。

　冷却条件が変わると、

• 結晶化状態
• 透明性
• 収縮
• カール
• 表面状態
• フィルム物性

　等にも影響する事があります。

■フィルムの厚みは何で決まる？

〇フィルム開発で特に重要なのが、【厚み】です。

　基本的には、
　【押出量×引取速度×樹脂密度】
　等の関係によってフィルム厚みが決まります。

　例えば、同じ押出量で引取速度を上げれば、単位長さあたりに
　使用される樹脂量が減る為、フィルムは薄くなります。

　ただし、実際の成形では、

• ダイリップの状態
• 樹脂温度
• ネックイン
• 冷却状態
• 引取ロール
• 樹脂の伸長特性

　等が影響する為、計算値と実測値が完全に一致するとは限りません。

　その為、開発段階では実測による厚み確認が非常に重要です。

■幅方向の厚みムラが発生する原因

〇Tダイフィルム成形でよく問題になるのが、【厚みムラ】です。

　特に幅方向に厚みが変化する場合には、以下のような
　原因が考えられます。

・Tダイ内部の流動バランス

〇Tダイ内部で樹脂が均一に流れていない場合、幅方向の
　吐出量に差が生じます。

・ダイリップの隙間

〇ダイリップのクリアランスが均一でない場合も、
　厚みムラに繋がります。

・樹脂温度のバラつき

〇温度によって樹脂粘度が変化する為、幅方向の温度差が
　流量差に繋がる場合があります。

・引取条件

〇引取ロールの状態や速度変動もフィルムの厚みに影響します。

　したがって、厚みムラが発生した場合は、単純にTダイだけを
　疑うのではなく、温度・押出量・引取速度・冷却条件を含めて
　総合的に確認する事が重要です。

■Tダイフィルム成形でよくある不良

〇フィルム開発では、様々な成形不良が発生します。

　代表的なものを整理すると以下のようになります。

不良内容	主な原因
厚みムラ	ダイ流動、温度、引取条件　等
スジ	ダイリップ、異物、樹脂劣化　等
フィッシュアイ	未溶融物、異物、ゲル　等
ブロッキング	冷却不足、樹脂特性、添加剤　等
カール	冷却、収縮、結晶化の不均一
シワ	引取、冷却、張力の不安定
表面荒れ	樹脂温度、せん断、吐出状態　等
気泡	水分、揮発成分、空気の巻き込み　等
黄変・変色	熱劣化、滞留時間　等

　重要なのは、一つの不良に対して原因が一つとは限らない
　という事です。

　例えば【フィルムがカールした】という場合でも、
　冷却条件だけでなく、樹脂の結晶化、フィルムの厚み、引取張力、
　表裏の温度差　等が複合的に関係している場合があります。

■フィルム成形前の【原料の状態】も重要

〇フィルム成形では、成形条件ばかりに目を行きがちですが
　実は原料の状態も非常に重要です。

　特に注意したいのが【水分】です。

　PAやPET　等、吸湿しやすい樹脂では、乾燥が不十分な状態で成形すると、

• 気泡
• 表面荒れ
• 銀条
• 物性低下
• 分子量低下

　等が発生する可能性があります。

　また、樹脂ペレットに異物や未溶融物が含まれている場合
　フィルム上でそのまま欠陥として現れる事があります。

　その為、フィルム成形では
　【材料→乾燥→押出→Tダイ→冷却→引取】
　という工程全体で考える事が重要です。

■添加剤・フィラーを配合したフィルムでは注意が必要

〇新規材料の開発では、樹脂だけでなく

• 酸化防止剤
• 滑剤
• 帯電防止剤
• 相溶化剤
• 無機フィラー
• ガラス繊維
• シリカ
• タルク
• 炭酸カルシウム
• 難燃剤

　等を配合するケースがあります。

　この場合、添加剤やフィラーの配合によって樹脂の
　流動性や粘度が変化します。

　例えばフィラーを大量に添加すると、溶融粘度が上昇して
　押出圧力が高くなる場合があります。

　また、分散が不十分だとフィルム表面に異物状の欠陥が
　発生する事があります。

　つまり、
　コンパウンド条件とフィルム成形条件は別々に考えるのではなく
　材料開発全体として考える必要があります。

■フィルム開発では、【条件を記録する】事が重要。

〇試作開発では、単に【フィルムが出来た】で終わらせては
　いけません。

　次回の試作に繋げる為には、成形条件を出来るだけ細かく
　記録します。

• 使用樹脂
• 配合比
• 原料乾燥条件
• 温度条件
• Tダイ温度
• スクリュー回転数
• 押出量
• 押出圧力
• 引取速度
• 冷却条件
• フィルム厚み
• フィルム幅
• 外観
• 透明性
• 不良発生状況

　等です。

　これらを記録しておく事で、
　【前回は220℃で安定した】
　【引取速度を20％上げたら厚みが安定した】
　【乾燥条件を変更したら気泡が減った】
　というように、条件と結果の関係を整理出来ます。

■開発担当者が覚えておきたい【条件変更の考え方】

〇フィルム成形でトラブルが発生した場合、一度に複数の
　条件を変更するのはお勧めできません。

　例えば、
　【温度を10℃上げる】
　【スクリュー回転数を上げる】
　【引取速度を変更する】
　【冷却条件も変更する】

　というように一度に変更してしまうと、何が原因で改善したか
　わからなくなります。

　基本的には、
　【1回の試作で変更する条件を出来るだけ限定する】
　事が重要です。

　そして、
　【条件→成形状態→フィルム物性】
　の関係を一つずつ確認していきます。

　これはフィルム開発を効率的に進める為に非常に重要な
　考え方です。

■Tダイフィルム成形は【材料×設備×条件】で決まる

〇Tダイフィルム成形を理解する上で、最も重要なのは
　材料だけでも、設備だけでも、成形条件だけでも決まらない
　ということです。

　例えば同じPPでも

• 分子量
• MFR
• 添加剤
• フィラー
• グレード

　が違えば、適切な成形条件も変わります。

　また同じ材料でも

• 押出機
• スクリュー形状
• L/D
• Tダイ
• ダイ幅
• 冷却ロール
• 引取機

　等の設備仕様によって最適条件は変化します。

　詰まり、
　【材料×設備×成形条件】
　の3つセットで考える事が、安定したフィルム成形に繋がります。

■試作段階では【最適条件を探す】事が重要

〇量産では、決められた条件を安定して維持する事が
　重要です。

　一方、研究開発・試作では、
　【どの条件なら、この材料が最も良いフィルムになるのか？】
　を探すことが重要になります。

　例えば、

• 温度を変える
• 押出量を変える
• 引取速度を変える
• 冷却条件を変える
• フィラー量を変える

　等の条件を君合わせながら、フィルムの外観・厚み・物性
　を評価します。

　このような試作を繰り返す事で、その材料に適した
　成形条件が見えてきます。