JP2000085009A - 延伸熱可塑性樹脂シートの製造方法及び積層体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】延伸時の縦割れやクレーズを抑制しつつ安定的
に高倍率延伸を行うことができる延伸熱可塑性樹脂シー
トの製造方法及び得られた延伸熱可塑性樹脂シートの積
層体を提供する。 【解決手段】延伸可能な熱可塑性樹脂シートを、該シー
トの融点よりも５０℃低い温度以上でかつ融点未満の温
度に調温され、シート入口側クリアランスがシート出口
側クリアランスよりも大きくされた引抜き成形用金型に
導入し、引抜き成形を行う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
シートの製造方法及び積層体に関するものである。

【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倍以下に伸長する延伸工程とを連続して
行い、長さ方向に合計で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フィルム
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、延伸配向に伴うフィブリル化
やクレーズの発生、縦割れの発生により、延伸を安定し
て行うことができず、又、均一な物性を有するフィルム
を得ることが困難であった。

【０００３】上記問題を解決する手段として、例えば、
特公平６─９４１６２号公報には、熱可塑性樹脂を素材
とした長尺体を、加熱した加圧液体中に連続して通過さ
せて、均一に加熱・加圧しながら伸長させることによ
り、フィブリル化及びボイドの発生を抑制しながら高弾
性率高分子材料長尺体を得る方法が提案されている。し
かしながら、この方法では、加熱・加圧媒体をシールす
る必要があり、設備的に煩雑になり、延伸時の分子が配
向するにしたがって、得られる長尺体が縦割れするとい
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、延伸時の縦割れやクレーズを
抑制しつつ安定的に高倍率延伸を行うことができる延伸
熱可塑性樹脂シートの製造方法及び得られた延伸熱可塑
性樹脂シートの積層体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】本願の請求項１に記載の
発明（本発明１）は、延伸可能な熱可塑性樹脂シート
を、該シートの融点よりも５０℃低い温度以上でかつ融
点未満の温度に調温され、シート入口側クリアランスが
シート出口側クリアランスよりも大きくされた引抜き成
形用金型に導入し、引抜き成形を行う延伸熱可塑性樹脂
シートの製造方法である。

【０００６】本願の請求項２に記載の発明（本発明２）
は、前記熱可塑性樹脂シートを形成する熱可塑性樹脂
が、ポリオレフィン系樹脂である本発明１に記載の延伸
熱可塑性樹脂シートの製造方法である。

【０００７】本願の請求項３に記載の発明（本発明３）
は、本発明１又は本発明２の製造方法により得られた延
伸熱可塑性樹脂シートが複数積層されてなる積層体であ
る。

【０００８】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。

【０００９】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、それらの結晶性
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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】熱可塑性樹脂中には、必要に応じて、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
ト等の多官能性モノマーが架橋剤として、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光ラジカル開始剤として添加
される。光ラジカル開始剤の添加量は、通常、熱可塑性
樹脂１００重量部に対して、通常１．０〜６．０重量部
である。

【００１４】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製することもできる。

【００１５】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
熱可塑性樹脂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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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）

【００１９】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。

【００２０】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い。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、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〕

【００２１】熱可塑性樹脂シート（原反シート、延伸原
反）の引抜き成形について 原反シート又は延伸原反の融点よりも５０℃低い温度以
上でかつ融点未満に調温した引抜き成形用金型に、原反
シート又は延伸原反を複数枚積層した状態にてシート入
口より挿入し、引抜き成形を行う。引抜き成形用金型の
温度が原反シート又は延伸原反の融点よりも５０℃低い
温度未満であると、延伸時にかかる張力が大きくなるば
かりでなく破断し易くなり、原反シート又は延伸原反の
融点以上であると、シートが破断してしまう。ここで、
融点とは、示唆走査型熱量測定機（ＤＳＣ）等の熱分析
に懸けた際に見られる、結晶の融解に伴う吸熱ピークの
最大値をいう。

【００２２】引抜き成形用金型としては、所望の延伸倍
率になるようにシート入口側のクリアランスとシート出
口側のクリアランスを変化させたものが用いられる。シ
ート入口側からシート出口側へのクリアランス変化は、
延伸倍率によっても異なるが、低延伸倍率では線形的な
変化でよく、高延伸倍率になるに従い、変化量を低下さ
せるようにするのが好ましい。引抜き成形用金型の長さ
は、延伸倍率によっても異なるが，金型内での延伸倍率
が．１．１〜２倍程度では０．５ｍ以上が好ましく、延
伸倍率が２倍以上では更に長くする必要がある。

【００２３】加熱調温された引抜き成形用金型を出た後
のシートは、冷却金型又はそれに準ずる冷却槽を通過さ
せて、配向状態を冷却固定してもよいし、又、架橋処理
を施してもよい。架橋処理を施すと、得られるシートの
耐熱性が向上するからである。架橋方法としては、過酸
化物を用いた化学架橋法、紫外線を照射する方法、電子
線を照射する方法等か挙げられる。

【００２４】延伸熱可塑性樹脂シートは一枚ずつ剥がし
てシートとしてもよいし、融着させた積層体としてもよ
い。積層体とする場合には、ラミネートフィルムを原反
シートに被覆した状態にて延伸処理を行った延伸原反を
調製し、この延伸原反を複数枚積層した状態にて引抜き
成形用金型に入口より導入し、引抜き成形を行うと、層
間の接着性をよくなるので好ましい。

【００２５】

【作用】本発明１の熱可塑性樹脂シートの製造方法は、
延伸可能な熱可塑性樹脂シートを、該シートの融点より
も５０℃低い温度以上でかつ融点未満に調温され、入口
クリアランスが出口クリアランスよりも大きくされた引
抜き成形用金型に導入し、引抜き成形を行うことによ
り、引抜き成形用金型内で、熱可塑性樹脂シートを圧縮
しながら延伸するので、延伸中に縦割れがなく、クレー
ズによる白化が抑制されて透明であり、クリアランス変
化により、厚みの薄い部分は延伸されにくく、厚い部分
はよく圧延されるため、厚み及び総延伸倍率が均一な延
伸熱可塑性樹脂シートを得ることができる。

【００２６】前記熱可塑性樹脂原反シートを形成する熱
可塑性樹脂が、ポリオレフィン系樹脂であることによ
り、安価でありかつ高強度・高弾性であるシートを容易
に得ることができる。

【００２７】本発明３の積層体は、本発明１又は本発明
２で製造方法にて得られた熱可塑性樹脂シートが複数積
層されてなることにより、縦割れがなく、クレーズによ
る白化が抑制されて透明であり、厚み及び総延伸倍率が
均一なものである。

【００２８】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。実施例１ 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（日本ポリケミ社製、グレ
ード「ＨＹ５４０」）を、同方向２軸混練押出機（池貝
鉄鋼社製、「ＰＣＭ３０」）を用いて樹脂温度約２００
℃で混練溶融させてシート状に押し出し、ロール温度を
９０℃に制御したカレンダ成形機にて幅７０ｍｍ、厚さ
２．４ｍｍのシートに成形して巻き取った。この原反シ
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倍に圧延して、幅７
０ｍｍ、厚み２４０μｍの延伸原反を得た。

【００２９】引抜き成形用金型のシート入口側クリアラ
ンスを２．４ｍｍ、シート出口側クリアランスを０．８
ｍｍに設定し、金型温度を１２０℃に調温した。この引
抜き成形用金型の長さは１．２ｍである。この引抜き成
形用金型のシート入口に延伸原反を１０枚積層したもの
を導入して引抜き成形を行い、総延伸倍率が３０倍の延
伸熱可塑性樹脂シートを得た。

【００３０】得られた延伸熱可塑性樹脂シートの引張弾
性率は４４〜４６ＧＰａ、厚み標準偏差は１０μｍであ
った。尚、引張弾性率は、引張試験機（オリエンティッ
クテンシロン社製、機種「テンシロン」）を用いて、Ｊ
ＩＳ Ｋ ７１１３に準じて測定を行った。尚、試験片
としては２号ダンベルを用いて作製した。

【００３１】実施例２ 下記以外は実施例１と同様にして延伸成形を行った。圧
延成形にて得られた延伸原反を熱風加熱式一軸延伸機に
て延伸を行い、２０倍の延伸熱可塑性樹脂シートを得
た。一軸延伸の際、材料温度を１００℃となるように加
熱調温しながら延伸を行い、幅３４０ｍｍ、厚み２００
μｍの延伸熱可塑性樹脂シートを得た。

【００３２】引抜き成形用金型のシート入口側クリアラ
ンスを２ｍｍ、シート出口側クリアランスを１．３ｍｍ
に設定し、金型温度を１２０℃に調温した。この引抜き
成形用金型の長さは１ｍである。この引抜き成形用金型
のシート入口に延伸原反を１０枚積層したものを導入し
て引抜き成形を行い、総延伸倍率が３２倍の延伸熱可塑
性樹脂シートを得た。得られた延伸熱可塑性樹脂シート
の引張弾性率は４９〜５１ＧＰａ、厚み標準偏差は１０
μｍであり、そのシートは透明であった。

【００３３】実施例３ 下記以外は、実施例２と同様にして成形を行った。一軸
延伸により得られた延伸倍率２０倍の延伸原反にラミネ
ートフィルム（ＬＬＤＰＥ、厚み３０μｍ）を積層して
ラミネート延伸原反を得た。引抜き成形用金型のシート
入口側クリアランスを２．３ｍｍ、シート出口側クリア
ランスを１．５ｍｍに設定し、金型温度を１２０℃に調
温した。この引抜き成形用金型の長さは１ｍである。こ
の引抜き成形用金型に、ラミネート延伸原反を１０枚積
層したものを導入して延伸成形を行い、総延伸倍率３０
倍の延伸熱可塑性樹脂シート積層体を得た。得られた積
層体は透明であった。

【００３４】実施例４ メルトインデックス（ＭＩ）１１、融点１６３℃のポモ
ポリプロピレン（三菱化学社製、グレード「ＭＡ３」）
を用いて、樹脂温度約２７０℃で溶融混練させてシート
状に押し出し、ロール温度を９０℃に制御したカレンダ
ー成形機にて、幅７０ｍｍ、厚さ２．４ｍｍの原反シー
トを巻き取った。

【００３５】この原反シートを、１５０℃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倍に延伸し、幅７０ｍｍ、厚さ２４０μｍの延伸原
反を得た。引抜き成形用金型のシート入口側クリアラン
スを２．４ｍｍ、シート出口側クリアランスを０．８ｍ
ｍに設定し、金型温度を１４５℃に調温した。この引抜
き成形用金型の長さは１ｍである。この引抜き成形用金
型に、延伸原反を１０枚積層したものを導入して延伸成
形を行い、総延伸倍率３０倍の延伸熱可塑性樹脂シート
を得た。得られた延伸熱可塑性樹脂シートの引張弾性率
は２４〜２７ＧＰａ、厚み標準偏差は１０μｍであっ
た。

【００３６】比較例１ 下記以外は実施例１と同様にして成形を行った。圧延成
形により得られた延伸原反を熱風加熱式一軸延伸機にて
材料温度を１００℃になるように加熱調温しながら延伸
を行い、総延伸倍率が３０倍の延伸熱可塑性樹脂シート
を得た。その後、引抜き成形は行わなかった。得られた
延伸熱可塑性樹脂シートは、引張弾性率が４０〜５０Ｇ
Ｐａ、厚み標準偏差が３５μｍであり、半透明であっ
た。

【００３７】比較例２ 下記以外は実施４と同様にして成形を行った。圧延成形
にて得られた延伸原反を熱風加熱式一軸押出機にて材料
温度を１５０℃になるように加熱調温しながら延伸を行
い、総延伸倍率が３０倍の延伸熱可塑性樹脂シートを得
た。その後、引抜き成形は行わなかった。得られた延伸
熱可塑性樹脂シートは、引張弾性率が２３〜２９ＧＰ
ａ、厚み標準偏差が３０μｍであり、半透明であった。

【００３８】

【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、上記のとおりとされているので、引抜き成形時
に、縦割れを起こさず、透明で長手方向に厚み及び延伸
倍率の均一な延伸熱可塑性樹脂シートを得ることができ
る。

【００３９】本発明の積層体は、上記のとおりとされて
いるので、縦割れがなく、透明で長手方向に厚み及び延
伸倍率が均一な積層体である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 延伸可能な熱可塑性樹脂シートを、該シ
   ートの融点よりも５０℃低い温度以上でかつ融点未満の
   温度に調温され、シート入口側クリアランスがシート出
   口側クリアランスよりも大きくされた引抜き成形用金型
   に導入し、引抜き成形を行うことを特徴とする延伸熱可
   塑性樹脂シートの製造方法。
2. 【請求項２】 前記熱可塑性樹脂シートを形成する熱可
   塑性樹脂が、ポリオレフィン系樹脂であることを特徴と
   する請求項１に記載の延伸熱可塑性樹脂シートの製造方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２の製造方法により
   得られた延伸熱可塑性樹脂シートが複数積層されてなる
   ことを特徴とする積層体。