JP2000153531A - ポリプロピレン厚板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリプロピレン厚板を、厚みの精度良く製造
する方法を提供する。 【構成】 ２枚以上のポリプロピレンシートを重ねて、
熱盤と台板との間で熱プレス成形を行うことによりポリ
プロピレンの厚板を製造する方法において、前記熱盤と
前記台板との間に被圧縮性または可撓性の硬質体を介在
させ、前記ポリプロピレンシートを熱プレス成形する際
に、該硬質体にプレス圧の一部が負担されるようにする
ことを特徴とするポリプロピレン厚板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリプロピレン厚板及
びその製造方法に関するものであり、より詳細には厚み
の精度に優れたポリプロピレン厚板及びその製造方法を
提供する。

【０００２】

【従来の技術】ポリプロピレンの板は通常、押出法によ
り製造されるが、厚さ約１０ｍｍ以上の厚板は、直接押
出して製造することが実際上できない。というのは、約
１０ｍｍ以上の厚板の製造に際して、該厚板内部に歪み
が残らないよう十分に冷却するためには、大変大掛かり
な冷却設備が必要となるからである。そこで、このよう
な厚い板を製造するためには、押出法又は他の方法によ
って、より薄いポリプロピレンシートを作成し、該薄い
シートを、所望する厚板の厚みとなるように複数枚積み
重ね、該積み重ねられた一組のシートを熱プレスして溶
融圧着する。

【０００３】しかし、上記方法によってポリプロピレン
厚板を厚みの精度良く得ることは至難の技である。なぜ
なら、ポリプロピレンは狭い温度範囲で融解又は凝固
し、該相転移の前後で急激に粘度変化するが、かかる相
転移に追随させて、シート全体に亘り加熱又は加圧の過
不足がないように熱盤の温度及び／又は圧力を制御する
ことは大変に困難だからである。かかる熱盤は、通常、
鉄製であり、内部に熱媒体流路を有しており、加熱時に
は該流路に水蒸気を流し、冷却時には水に切り替える。
例えば該流路の直下部分などにおいては、局部的に高温
になり易く、他部分より早く融解し始める。そのような
部分に継続して圧力が加わると、流動してシート外部へ
と流出してしまい、厚みを薄くする。一方、融解が不十
分な部分は、厚みの厚い部分を形成する。

【０００４】そこで、上記問題を解決するために、図２
に示すようにプレス機の熱盤と台板との間に所定の深さ
を有する型（３）を置き、該型（３）の中にポリプロピ
レンシートを所定枚数積み重ねて入れ、さらに加圧調整
板（４）及び圧力緩衝材（５）を随意入れて、該型に入
れた１組のシートを、多段に設置された加圧加熱用の熱
プレス機熱盤と台板との間に配置して溶融圧着すること
が行われている。該型の使用により溶融したポリプロピ
レンの流出が防止され、ポリプロピレン厚板の厚み精度
が向上される。

【０００５】ところが、型を用いてもポリプロピレンの
局部的な過熱等を解消するには不十分であり、得られる
厚板の厚み精度は未だに不十分である。また、熱盤は通
常、型の上縁に接することはないが、ポリプロピレンを
軟化させ過ぎると型の上縁に当たり、通常鉄製である型
により損傷され、その平坦度が損なわれることがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は上記
諸問題を解決し、厚み精度に優れたポリプロピレン厚板
及びポリプロピレン厚板を厚み精度良く、且つ熱盤を損
傷すること無く製造する方法を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、２枚
以上のポリプロピレンシートを重ねて、熱盤と台板との
間で熱プレス成形を行うことによりポリプロピレンの厚
板を製造する方法において、前記熱盤と前記台板との間
に被圧縮性または可撓性の硬質体を介在させ、前記ポリ
プロピレンシートを熱プレス成形する際に、該硬質体に
プレス圧の一部が負担されるようにすることを特徴とす
るポリプロピレン厚板の製造方法に関する。また、本発
明は前記硬質体が、木材、プラスチック又は金属からな
ることを特徴とする前記方法にも関する。前記プラスチ
ックが、ポリプロピレンの結晶化開始温度より高く且つ
該ポリプロピレンの融点より低い温度範囲においてガラ
ス転移温度を有することが好ましく、特にポリエーテル
エーテルケトン（ＰＥＥＫ）が好ましい。さらに、本発
明は前記木材が、ラワン材またはけやき材である前記方
法にも関する。加えて、本発明は、１０ｍｍ以上の厚み
を有する矩形のポリプロピレン板において、該ポリプロ
ピレン板の４隅の位置であって、短辺（但し、該ポリプ
ロピレン板が正方形の場合には任意の向かい合った一組
の辺を短辺とする）から直角に１ｃｍ且つ長辺から直角
に１ｃｍ内側の４箇所、２つの短辺の各々の中点であっ
て且つ短辺から直角に１ｃｍ内側の２箇所、及び２つの
長辺を３等分する点であって且つ長辺から直角に１ｃｍ
内側の４個所の計１０個所の厚みを１／１００ｍｍ デ
ジタルノギスにより測定した厚みの変化係数が３未満で
あることを特徴とするポリプロピレン板に関する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明における硬質体は、所定の
プレス圧力（通常２０kg／cm²程度）が加わったとき
に、弾性圧縮され、及び／又は撓むことができる。ただ
し、ある程度の硬さ、又は変形に対する抵抗力、を有す
る硬質なものである必要がある。すなわち熱盤に、該硬
質体の端面を当接させて、該硬質体にプレス圧力の一部
を負担させながら、ポリプロピレンを圧して行く際の該
熱盤の移動速度が、該硬質体が介在しない場合に比べ
て、本発明の目的に有効な程度に遅くなるような硬さ、
又は変形し難さを有していなければならない。例えば、
架橋されていないゴムのような圧縮変形し易いものは、
本発明における使用には不適切である。さらに、熱盤を
傷つけないためには、少なくとも熱盤の材料、一般的に
は鉄、よりも硬度が小さいことが必要である。具体的に
は、木材、例えばラワン材、けやき材；プラスチック、
例えばポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート
等；又は金属、例えば銅、アルミニウム又はその合金を
使用することができる。これらの物質を単体で、又は複
合材料として使用してもよい。

【０００９】本発明の方法では、上記硬質体を、プレス
機の熱盤と台板との間で且つポリプロピレンシートの外
側に、該硬質体の両端面をそれぞれ熱盤と台板とに当接
させて、介在させる。台板は、それ自体熱盤であっても
よいが熱盤上に載せた台であってもよい。また、多段プ
レスの場合には、各段に介在させることができる。

【００１０】該硬質体を介在させて熱プレスすることに
より、該硬質体にプレス圧力の一部が負担される。プレ
ス圧力の大きさは、成形する厚板の厚さ及び成形温度等
に依存して適宜定められるが、例えば２枚以上の、厚さ
10.3mm、縦1020mm、横2040mmのポリプロピレン厚板を、
成形温度190℃で製造する場合には、約２０ｋｇ／ｃｍ²
程度が好ましい。かかる圧力で、該硬質体を圧縮または
撓ませながらポリプロピレンシートを圧すことにより、
熱盤からの圧力及び熱が、ポリプロピレンに徐々に加わ
り、早く流動化し始めた部分には圧力がかかり過ぎない
ようにすると共に、溶融開始が遅い部分には、流動化す
るための十分な時間を与える。かくして、温度分布の不
均一さが緩和されて、該硬質体を介在させない場合より
も、厚み精度が向上されるものと考えられる。

【００１１】本発明における硬質体用に使用するプラス
チックのうち特に好ましいのは、ポリプロピレンの結晶
化開始温度より高く且つポリプロピレンの融点より低い
温度範囲にガラス転移温度を有するプラスチックであ
る。そのようなプラスチックは、厚板製造の加熱過程
で、ポリプロピレンの溶融が開始して液状になるまでの
間に、又は、冷却過程で固化が開始してから完了するま
での間に、弾性率が変化する。通常、弾性率はガラス転
移温度より高い温度では、小さくなる。すなわち、上述
のようなガラス転移点を有する硬質体は、ポリプロピレ
ンが固体状から液体状態へと変化するのに対応して、堅
くて変形し難い柱から、柔らかくて変形し易いスプリン
グ状の柱へと変化する。

【００１２】上記のようなプラスチックが、特に効果的
であることの理由については、本発明を限定する趣旨で
なく、以下のように考えることができる。すなわち、こ
のようなガラス転位温度を有するプラスチックは、ポリ
プロピレンが溶融を開始する時点では、堅い柱として圧
縮されるため、上述したようにポリプロピレンシート全
体に亘って相転移がより均一に起きるようにする。さら
に、ポリプロピレンの流動化がある程度全体的に広がっ
たところで、該硬質体自身が徐々に変形し易くなるた
め、ポリプロピレンを僅かに強く圧して厚みを均一にす
る。所定時間後、熱盤中の流路に冷却用流体を通過させ
て冷却を開始すると、熱盤からの熱伝導により硬質体も
冷却されて、変形し難い堅い柱に戻り、それ以降の厚さ
変動を抑える。かくして厚み精度の良いポリプロピレン
厚板の製造が可能となり、例えば図３に示すような厚板
の周囲１０個所における厚みを１／１００ｍｍ デジタ
ルノギスにより測定したときに、厚みの変化係数（厚み
の標準偏差／厚みの平均値×１００）が３未満のポリプ
ロピレン厚板を得ることができる。

【００１３】上記のガラス転位温度を有する好適なプラ
スチックの例として、ポリエーテルエーテルケトン（Ｐ
ＥＥＫ）がある。ＰＥＥＫ のガラス転移温度は約135〜
145℃であり、該温度は、ポリプロピレンの結晶化開始
温度（約120〜130℃）と、融点（約160〜170℃）との間
である。該温度を境にして、弾性率が2.0×10¹⁰（dyn／
cm²）から1.5×10⁹（dyn／cm²）へと低下する。ポリエ
ーテルエーテルケトン自体は公知であり、市販されてい
る。本発明においては、それらの任意の物を使用するこ
とができる。

【００１４】本発明における硬質体の形状には特に制限
はないが、熱盤と台板との間に安定に介在することがで
きる程度の太さあるいは底面積を備えたものが好まし
い。また、該硬質体を介在させて熱プレスした際に、熱
盤が型の上縁に接しない程度の、型の僅かに上部の位置
で熱盤が停止するように、硬質体の初期長さを適宜調整
することが好ましい。かかる長さにすることにより、型
による熱盤の損傷を防止することができる。単一の、枠
形状の硬質体によって、ポリプロピレンシートまたは、
該シートを入れた型の周囲をぐるっと取り囲んでもよい
が、好ましくは複数個、より好ましくは４個以上の同一
形状の硬質体を、各硬質体が等しくプレス圧を負担する
ように、型の周囲にほぼ均等に配置する。最も好ましく
は、角柱状の４個の硬質体を、正方形又は長方形の型の
４隅の外側に近接させて配置する。例えば、下記実施例
におけるように、縦1020mm、横2040mmのポリプロピレン
厚板を成形する場合、縦100mm、横100mmの角柱状硬質体
を、長方形の型の４隅に近接させて配置する。

【００１５】硬質体は、繰り返し使用によって自体塑性
変形するので、適宜新鮮なものと取り替えることが好ま
しい。ＰＥＥＫの場合、一般に２０〜５０回の使用に耐
える。ポリカーボネート、アルミ、けやき材、ラワン材
の場合、一般に５〜１０回程度で取り替えることが好ま
しい。

【００１６】以下、本発明を実施例により説明する。

【実施例】実施例１ 厚さ約20mmのポリプロピレン厚板を、厚さ10.3mmのポリ
プロピレンシート２枚から製造した。結晶化開始温度が
128℃、融点が163℃のポリプロピレン原料樹脂から、押
出し法により厚さ10.3mm、縦1020mm、横2040mmのポリプ
ロピレンシートを製造した。図１に示すように、該ポリ
プロピレン板を２枚重ねて積層シートとし（７）、金属
製又はゴム製の枠（８）で囲み、それを鏡面仕上げの金
属製化粧板（６）の間に挟み、さらに上下を緩衝材（ク
ッション紙）（５）で保護して、内寸が縦1050ｍｍ、横
2060ｍｍ、深さ60ｍｍの金属型（３）の中にセットし
た。その上に加圧調整板として金属の厚板（４）を乗せ
た。該厚板も含む全体の高さは、金属型の上縁よりもや
や高めの60.28ｍｍであった。上記セットを、熱プレス
機熱盤（１）と、台盤（２）との間に置き、該金属型の
周囲４隅に、縦100mm、横100mm高さ62mmの角柱状のＰＥ
ＥＫ（日本ポリペンコ社製）製硬質体（９）を配置し
た。熱プレス機の圧力を２０ｋg／cm²、温度190℃で1時
間保持した後、室温まで冷却し、３時間後に厚み約20mm
のポリプロピレンの板を得た。実施例２、３ PEEK硬質体の代わりに、同じ形状のラワン材又はけやき
材の角柱を用いたことを除き、実施例１と同様にしてポ
リプロピレン板を作成した。

【００１７】比較例１ 硬質体を用いなかったことを除き、上記実施例と同様に
ポリプロピレン板を作成した。

【００１８】実施例、比較例で得られた各14枚の厚み
を、図３に示すポリプロピレン厚板の周囲１０個所で、
１／１００ｍｍ デジタルノギスにより測定し、それぞ
れ140個のデータを採った。該140個のデーターの分布
を、図４〜７のヒストグラムにまとめた。また、表１に
は、厚板毎の厚みの最大値と最小値との差を１４で除し
た平均値、同じく標準偏差の平均値、及び変化係数（標
準偏差／平均値×１００）をまとめた。表２は、上記14
0個のデーター全部についての最大値と最小値との差の
平均値、標準偏差の平均値、及び変化係数である。

【表１】

【表２】

【００１９】表１から分かるように、いずれの実施例に
おいても、硬質体を使用しない比較例と比べて、厚みの
最大値と最小値との差、標準偏差及び変化係数が小さ
く、厚板内における厚み分布が狭い。すなわち、本発明
の方法により製造されたポリプロピレンの厚板は、厚み
の精度が良い。また、ヒストグラム、及び表２は厚板１
４枚全体についてのデータであるが、実施例における分
布は比較例のそれよりも狭く、上記精度が厚板間の再現
性良く得られていることを示しているといえる。特に実
施例１のＰＥＥＫ製硬質体を使用した場合には、厚みの
標準偏差が比較例の約半分となり、非常に優れた厚み精
度が、且つ再現性良く達成されたことが分かる。また、
該ＰＥＥＫ製硬質体は耐久性にも優れ、実施例に記載し
た成形条件で１５回使用した後にも初期と同程度の厚み
精度を与えた。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の方法は、硬
質体を介在させて熱プレス成形するので；１．ポリプロ
ピレンシートに熱盤からの熱及び圧力が徐々に加わり、
加熱ムラが緩和される結果、厚みの精度が向上する；
２．特に、硬質体として所定のガラス転位温度を有する
プラスチックを使用すると、厚みの精度がより向上す
る；３．また、熱盤が型に当たって損傷することを防止
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のプレス成形法の構成を示す断面図で
ある。

【図２】 従来のプレス成形法の構成を示す断面図であ
る。

【図３】 ポリプロピレン厚板における厚みの測定箇所
を示す平面図である。

【図４】 実施例１における厚み分布を表すヒストグラ
ムである。

【図５】 比較例１における厚み分布を表すヒストグラ
ムである。

【図６】 実施例２における厚み分布を表すヒストグラ
ムである。

【図７】 実施例３における厚み分布を表すヒストグラ
ムである。

【符号の説明】

１ 熱盤 ２ 台板 ３ 型 ４ 加圧調整板 ５ 緩衝材 ６ 化粧板 ７ 積層されたポリプロピレンシート ８ ゴム製枠 ９ 硬質体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｋ 23:00 Ｂ２９Ｌ 9:00 Ｆターム(参考） 4F100 AK07A AK07B BA02 BA03 BA04 BA05 BA10A BA10B BA16 EH012 EJ202 EJ222 EJ422 JA20 JL04 YY00 4F204 AA11C AG02 AG03 AJ01 AJ02 AJ03 FA01 FB01 FQ17 FQ40

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚以上のポリプロピレンシートを重ね
   て、熱盤と台板との間で熱プレス成形を行うことにより
   ポリプロピレンの厚板を製造する方法において、前記熱
   盤と前記台板との間に被圧縮性または可撓性の硬質体を
   介在させ、前記ポリプロピレンシートを熱プレス成形す
   る際に、該硬質体にプレス圧の一部が負担されるように
   することを特徴とするポリプロピレン厚板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記硬質体が、木材、プラスチック又は
   金属からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記プラスチックが、ポリプロピレンの
   結晶化開始温度より高く且つ該ポリプロピレンの融点よ
   り低い温度の範囲においてガラス転移温度を有すること
   を特徴とする請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 前記プラスチックが、ポリエーテルエー
   テルケトン（ＰＥＥＫ）であることを特徴とする請求項
   ３記載の方法。
5. 【請求項５】 前記木材が、ラワン材又はけやき材であ
   ることを特徴とする請求項２記載の方法。
6. 【請求項６】 １０ｍｍ以上の厚みを有する矩形のポリ
   プロピレン板において、該ポリプロピレン板の４隅であ
   って、短辺（但し、該ポリプロピレン板が正方形の場合
   には任意の向かい合った一組の辺を短辺とする）から直
   角に１ｃｍ且つ長辺から直角に１ｃｍ内側の４箇所、２
   つの短辺の各々の中点であって且つ短辺から直角に１ｃ
   ｍ内側の２箇所、及び２つの長辺を３等分する点であっ
   て且つ長辺から直角に１ｃｍ内側の４個所の計１０個所
   の厚みを１／１００ｍｍ デジタルノギスにより測定し
   た厚みの変化係数が３未満であることを特徴とするポリ
   プロピレン板。