JP2000085006A - 延伸熱可塑性樹脂シートの製造方法 - Google Patents

延伸熱可塑性樹脂シートの製造方法

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昌徳 平田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】安価な設備で安定的に高倍率に延伸することが
できる延伸熱可塑性樹脂シートの製造方法を提供する。 【解決手段】多官能モノマーと光ラジカル開始剤とを含
有する熱可塑性樹脂シートを、紫外線を照射しつつ加熱
延伸する延伸熱可塑性樹脂シートの製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、延伸熱可塑性樹脂
シートの製造方法である。
【0002】
【従来の技術】熱可塑性樹脂シートやフィルムは、従来
より種々の分野で汎用されているが、延伸により強度及
び弾性率を高める方法が試みられている。例えば、特開
昭52─77180号公報には、結晶性ポリオレフィン
シート又はフィルムを圧延により2〜10倍に伸長する
圧延工程と、伸長されたシート又はフィルムを接触型延
伸装置により7倍以下に延伸する工程とを連続して行
い、合計で8〜25倍伸長させることにより、高度に伸
長された高強度のポリオレフィン成形体を得る方法が開
示されている。しかしながら、30倍以上の高倍率延伸
領域では、延伸中に応力集中を起こして均一な延伸を行
うことができないという問題がある。
【0003】一方、例えば、特開平4─41769号公
報には、熱可塑性繊維を延伸するに際し、延伸域の少な
くとも一部で電子線を照射する方法が開示されている。
しかしながら、電子線照射設備は安全上の問題から煩雑
な設備となり、設備費が高価なものとなるという問題が
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来の問題点を解消し、安価な設備で安定的に高倍率
に延伸することができる延伸熱可塑性樹脂シートの製造
方法を提供することを目的としてなされたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、多官能モノマ
ーと光ラジカル開始剤とを含有する熱可塑性樹脂シート
を、紫外線を照射しつつ加熱延伸する延伸熱可塑性樹脂
シートの製造方法である。
【0006】本発明において、熱可塑性樹脂シートを形
成する熱可塑性樹脂としては、例えば、低密度ポリエチ
レン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレ
ン、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブ
ロックポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリ
オキシメチレン樹脂、ナイロン66、ナイロン6等のポ
リアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ
チレンテレフタレート等の不飽和ポリエステル系樹脂な
どの結晶性熱可塑性樹脂が挙げられるが、中でも、ポリ
オレフィン系樹脂が好ましく、ポリエチレンが特に好ま
しい。
【0007】これらの結晶性熱可塑性樹脂は、単独で用
いてもよいし2種以上併用してもよい。尚、結晶性熱可
塑性樹脂を2種以上併用する場合にはそれらの熱可塑性
樹脂の相溶性が良好であることが好ましい。又、上記の
結晶性熱可塑性樹脂には、非結晶性熱可塑性樹脂を混合
して使用してもよく、このような非結晶性熱可塑性樹脂
としては、例えば、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹
脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、
エチレン─酢酸ビニル共重合体系樹脂、各種熱可塑性樹
脂エラストマーなどが挙げられる。
【0008】これらの非結晶性樹脂は、延伸により配向
されにくく、結晶構造は形成されにくいが、上記の結晶
性熱可塑性樹脂と併用することにより、延伸熱可塑性樹
脂シートの熱融着性を高める効果がある。非結晶性熱可
塑性樹脂を併用する場合、強度・剛性が低下するため、
その混合割合は、結晶性熱可塑性樹脂よりも少なくする
のが好ましい。
【0009】上記の熱可塑性樹脂のメルトインデックス
(MI)は、0.1〜50が好ましく、0.5〜30が
より好ましい。MIが0.1未満であると、溶融状態に
おける分子のもつれや絡まりが多くなり、延伸成形の際
にミクロ的にみて応力集中の原因となり、高延伸倍率の
シートを得ることが難しくなり易く、MIが50を越え
ると、材料自体が脆くなり、熱可塑性樹脂シートの調製
自体が難しくなり易い。
【0010】ポリエチレンとしては、密度が0.94g
/cm2 以上のものが好ましく、高密度ポリエチレンが
好適に用いられる。密度が低すぎると、延伸を行っても
強度・弾性率の向上はあまり望めない。高密度ポリチエ
レンは、単独で用いてもよいし、例えば、ポリプロピレ
ン、低密度ポリエチレン、エチレン─酢酸ビニル共重合
体の他のポリオレフィン系樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリ
ビニルアルコール等を10重量%以下混合して用いても
よい。
【0011】本発明において、熱可塑性樹脂シート中に
含有する多官能モノマーとしては、トリアリルイソシア
ヌレート、トリアリルシアヌレート、トリメチロールプ
ロパンアクリレート、ジアリルフタレート等が挙げられ
る。多官能モノマーの含有量は、熱可塑性樹脂100重
量部に対して、0.1〜6重量部が好ましい。
【0012】本発明において、熱可塑性樹脂シート中に
含有する光ラジカル開始剤としては、例えば、チオキサ
ントン、ベンゾフェノン、アセトフェノン、ベンジルベ
ンゾイン、ミヒラーケトン等が挙げられるが、中でも、
ベンゾフェノンやチオキサントン等の水素引抜き型光ラ
ジカル開始剤が好適に用いられる。光ラジカル開始剤の
含有量は、多官能モノマー100重量部に対して、0.
1〜6重量部が好ましい。
【0013】熱可塑性樹脂シート(原反シート、延伸原
反)の調製について 以下、高密度ポリエチレンを用いた場合を例にとって説
明する。まず、高密度ポリエチレンを用いて押出機によ
り原反シートを押出成形する。この場合、その溶融温度
は130〜150℃とするのが好ましい。130℃未満
であると高密度ポリエチレンの溶融が不完全となり、押
出機に負担がかかり、150℃を超えると樹脂が分解し
て変色等が発生したり分子量の低下に伴う強度低下等を
招くおそれがある。又、原反シートは、通常のロール成
形法やカレンダー成形法により調整することもできる。
【0014】原反シートの厚みは、2〜5mmの範囲に
あることが好ましい。2mm未満であると得られる延伸
シートの厚みが薄くなりすぎ、5mmを超えると延伸成
形が難しくなり易い。原反シートは比較的厚いので、延
伸に先立って圧延処理を行って延伸原反とするのが好ま
しい。
【0015】ここに、圧延処理は、例えば、一対の互い
に反対方向に回転する圧延ロールのクリアランスを原反
シートの厚みよりも狭くし、圧延ロール間に原反シート
を挿入することにより厚みを減少させるとともに、長さ
方向に伸長することにより行う。
【0016】圧延工程における材料温度は、70〜12
5℃が好ましく、90〜120℃が更に好ましい。温度
が低すぎると圧下力が大きいため、均一な圧延が困難と
なることがあり、高すぎるとシートが圧延中に溶融切れ
することがある。
【0017】圧延倍率は、小さすぎると圧延の効果を期
待することができないばかりでなく、後の延伸工程に負
担がかかり、逆に大きすぎると圧下力が大きくなり、均
一な圧延が困難となるばかりでなく、圧延後のシートの
厚みが薄くなりすぎて、後の延伸工程中でシートが切断
するおそれがあるため、2〜12倍が好ましい。ここ
で、得られる延伸原反の圧延倍率は、次式により定義さ
れる。 (圧延倍率)=(原反シートの厚さ)/(原反シートの
圧延後の厚さ)
【0018】又、原反シートに一軸延伸を施し、これを
延伸原反としてもよい。一軸延伸とは、速度の異なる2
対のピンチロール間に挟んで、原反シートを加熱した状
態で引っ張ることより、一軸方向にのみ強く配向させる
方法である。
【0019】一軸延伸時の材料温度は、70〜120℃
の範囲に設定するのが好まし。70℃未満又は120℃
を超えると、延伸切れを起こし易いからである。この場
合、ロールの回転速度比が延伸倍率となる。一軸延伸に
おける延伸倍率は、ネッキングを生じない範囲が好まし
く、総延伸倍率は15〜40倍が好ましい。延伸倍率が
15倍未満では、引抜き成形用金型の長さを長くする必
要があり、40倍を超えると、シートが縦割れし易く、
金型入口で縦割れする危険性がある。ここで、一軸延伸
原反の延伸倍率は、次の式で産出される。 (延伸倍率)=(原反シート断面積)/〔(一軸)延伸
原反断面積〕
【0020】熱可塑性樹脂シート(原反シート、延伸原
反)の延伸 原反シート又は延伸原反を紫外線を照射しつつ加熱延伸
するには、図1に示す装置を用いて行う。原反シート又
は延伸原反1を、紫外線照射装置2のシート入口側に設
置された繰出し機3により繰り出し、紫外線照射装置2
の出口側に設置され、繰出し機3よりも速くなるような
速度差を設けた引取り機4にて引き取ることによって行
う。
【0021】この際に、原反シート又は延伸原反1を、
繰出し機3と引取り機4間にて、紫外線源にて紫外線を
照射して加熱しながら延伸を行う。紫外線源としては、
高圧水銀、メタルハライドランプ等が好適に使用され
る。通常、紫外線照射ランプは赤外線領域の光源も同時
に放出しているので、特に原反シート又は延伸原反1を
加熱するための設備や装置を設ける必要となるが、必要
に応じて、材料を加熱するために、赤外線ランプ、遠赤
外線ランプ、熱風加熱等の装置を設けてもよい。
【0022】これらの紫外線源と原反シート又は延伸原
反1との間の距離は20〜300mm程度が好適であ
る。近ずけすぎると原反シート又は延伸原反1が溶融し
てしまうおそれがあり、又、離しすぎると紫外線照射効
率が悪くなるばかりでなく、材料温度が上がらず延伸で
きないおそれがある。
【0023】紫外線照射量は、好ましくは50〜800
mWh/cm3 、より好ましくは100〜500mWh
/cm3 である。50mWh/cm3 未満であると架橋
を十分にかけるためには時間がかかりすぎ、安定延伸と
いう十分な効果を得ることができないおそれがあり、8
00mWh/cm3 を超えると、架橋のタイミングが延
伸のタイミングとほぼ同時となり、延伸できないおそれ
がある。この現象を防ぐために、紫外線照射ランプを複
数個設置してもよく、又、原反シート又は延伸原反1が
厚い場合には、裏面側から照射するようにしてもよい。
【0024】
【作用】本発明の延伸熱可塑性樹脂シートの製造方法
は、光ラジカル開始剤を含有する熱可塑性樹脂シート
を、紫外線を照射しつつ加熱延伸することにより、架橋
のかかった部分は延伸が抑制されるため、熱可塑性樹脂
シートの欠陥等により生じる集中応力を防ぐことがで
き、延伸中にシートが破断せず、高倍率の延伸熱可塑性
樹脂シートを安定して得ることができる。又、フィブリ
ル間にも架橋がかかるため、延伸時のシートの縦割れも
防ぐことができる。
【0025】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。実施例 重量平均分子量3.3×105 、MI:1.0、融点1
35℃の高密度ポリエチレン(日本ポリケム社製、グレ
ード:HY540)100重量部に、光ラジカル開始剤
としてベンゾフェノン(日本化薬社製)1重量部と、多
官能性モノマーとしてトリアリルイソシアヌレート(日
本化成社製)1重量部を配合したものを用いて、同方向
2軸混練押出機(池貝鉄鋼社製、PCM30)にて、樹
脂温度約200℃で溶融混練して押し出したシートを、
ロール温度90℃に制御したカレンダー成形機にて幅7
0mm、厚さ2.4mmのシートに成形した後、巻き取
った。
【0026】このシートを、120℃に加熱した熱ロー
ル(小平製作所製、ロール直径:6インチ)を用いて、
10倍に圧延した。この圧延シートを延伸原反として用
いて、100℃に調温した熱風式縦一軸延伸機にて総倍
率25倍に延伸した後、図1に示す紫外線照射設備にて
紫外線を照射して、架橋を施しながら延伸成形を行っ
た。得られたシートの総延伸倍率は35倍であった。
【0027】紫外線照射設備としては、ランプ高圧水銀
灯120W/cmを用い、ランプ─試料間距離は60m
mに設定した。その結果、延伸成形中に、シートの破断
や縦割れというトラブルは発生しなかった。
【0028】比較例 光ラジカル開始剤及び多官能性モノマーを添加しなかっ
たこと以外は実施と同様にして、総延伸倍率が30倍と
なるような延伸成形を行った。その結果、延伸成形中
に、シートの縦割れが発生し、最終的に破断してしまっ
た。
【0029】
【発明の効果】本発明の延伸熱可塑性樹脂シートの製造
方法は、上記のとうりとされているので、安価な設備に
て、縦割れがなく高倍率の延伸熱可塑性樹脂シートを安
定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の延伸熱可塑性樹脂シートの製造方法の
一例の工程を説明する正面図である。
【符号の説明】
1 原反シート又は延伸原反 2 紫外線照射装置 3 繰出し機 4 引取り機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4F071 AA16 AA18 AA20 AA45 AA46 AA51 AA54 AA75 AC10 AC12 AE02 AE06 AG02 AG05 AG15 AG21 BB07 BC01 4F210 AA00 AA05A AA05C AB04 AB19 AE01 AG01 QA03 QA04 QC02 QD09 QD10 QD32 QG01 QG18 QN01

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多官能モノマーと光ラジカル開始剤とを
    含有する熱可塑性樹脂シートを、紫外線を照射しつつ加
    熱延伸することを特徴とする延伸熱可塑性樹脂シートの
    製造方法。
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