JP2000343581A - 熱可塑性樹脂シートの成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱可塑性樹脂をシート状に押出し成形するに
際し、回転冷却ドラムの回転速度を上げることができ、
厚み均一性に優れた表面欠点の少ない熱可塑性樹脂シー
トの生産性を大幅に向上できる方法を提供する。 【解決手段】 溶融した熱可塑性樹脂をダイスリットか
らシート状に押出し、静電印加キャスト法にて回転冷却
ドラム上に密着固化せしめシートを成形する方法におい
て、ダイを回転冷却ドラムの回転方向に対し、逆方向に
６度以上４０度以下に傾け、静電印加用電極として断面
が矩形または楕円の特定形状の直線状金属細線を用い
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、熱可塑性樹脂シー
トの成形方法に関する。更に詳しくは、厚み均一性に優
れ、表面欠点の少ない熱可塑性樹脂シートを高速で成形
することを可能にする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂シートの成形方法として、
ダイと冷却ドラムとの間に該ダイのスリットからシート
状に押出された溶融樹脂を横断するように電極を設け、
該電極に高電圧をかけて溶融樹脂に静電気を印加し、該
溶融樹脂を回転冷却ドラムに密着固化せしめる方法が広
く知られている（例えば、特公昭３７−６１４２号公
報）。この方法は通常、静電印加キャスト法と呼ばれて
おり、電極は良好な熱可塑性樹脂シートが成形できる位
置に設置される。

【０００３】しかしながら、上記の方法には下記の問題
がある。例えば、熱可塑性樹脂シートの成形量を増やす
ために回転冷却ドラムの回転速度を上げると、熱可塑性
樹脂シートと回転冷却ドラムとの間に随伴気流が噛み込
まれる現象が生じ、この部分がシートの表面欠点とな
る。この気流の噛み込みを防ぐため、電極の位置をダイ
スリットの方向に近づけるとシート中央の表面欠点はな
くなるが、シート両端付近の回転冷却ドラムへの密着が
不安定となりシートが振動してシートの厚み斑が悪化
し、均一な熱可塑性樹脂シートの成形が妨げられてしま
う。

【０００４】また、回転冷却ドラムの回転速度を上げる
と溶融樹脂と回転冷却ドラムとの密着性が弱くなり、そ
の結果溶融樹脂の冷却が不十分となって熱可塑性樹脂の
種類によっては樹脂が結晶化してしまい、シートの透明
性が損なわれたり、延伸性が悪化してしまうなどの問題
が生じる場合が多い。

【０００５】静電印加キャスト法で、これらの不都合が
なく均一なシートを得ることができるのは、熱可塑性樹
脂の種類にもよるが、通常は回転冷却ドラムの回転周辺
速度（以下、回転冷却ドラムの回転速度という）で５０
〜５５ｍ／分が上限であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の問題を解消し、熱可塑性樹脂シートを押出し成形する
に際し、回転冷却ドラムの回転速度を上げることがで
き、厚み均一性に優れた表面欠点の少ない熱可塑性樹脂
シートの生産性を大幅に向上できる方法を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のかかる目的は、
本発明によれば、溶融した熱可塑性樹脂をダイからシー
ト状に押出し、静電印加キャスト法にて回転冷却ドラム
上に密着固化せしめシートを成形する方法において、ダ
イを回転冷却ドラムの回転方向に対し、逆方向に６度以
上４０度以下の範囲で傾け、静電印加用電極として断面
が矩形または楕円の直線状金属細線を用いることを特徴
とする熱可塑性樹脂シートの成形方法により達成され
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００９】（熱可塑性樹脂）本発明における熱可塑性
樹脂とは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン
イソフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレート、ポリ−１，４−シク
ロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−
α，β−ビス（２−クロルフェノキシ）エタン４，４−
ジカルボキシレートなどのポリエステル類、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブデン、ポリ４−メチルペン
テン−１などのポリオレフィン類、ナイロン６、ナイロ
ン６６、ナイロン１２などのポリアミド類、ポリイミド
類、ポリスルホン類、ポリスチレン類、ポリビニル類、
ポリエステルエーテル類、ポリカーボネート類、ポリエ
ステルカーボネート類、ポリエーテルスルホン類、ポリ
エーテルイミド類、ポリフェニレンスルフィド類などで
ある。これらの熱可塑性樹脂は、単一重合体であっても
よく、共重合体であってもよい。

【００１０】これらの熱可塑性樹脂は単一のまま用いる
ことができるが、他の熱可塑性樹脂と混合して用いるこ
ともできる。また、熱可塑性樹脂には、他の添加剤、例
えば安定剤、粘度調整剤、酸化防止剤、滑剤、ピンニン
グ剤、顔料、着色染料、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、帯
電防止剤等を含有させてもよい。

【００１１】本発明は、上記熱可塑性樹脂のうち、ポリ
エステル類に好ましく適用することができ、特にポリエ
チレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタ
レート、ポリエチレンイソフタレートに好ましく適用す
ることができる。ポリエステル類は単一重合体であって
もよく、共重合体であってもよい。共重合体の場合は共
重合成分が３０モル％未満の割合であることが好まし
い。また、ポリエステル類は単一で用いてもよく、他の
重合体と混合して用いてもよい。

【００１２】（熱可塑性樹脂シート）本発明においてダ
イから押し出される溶融樹脂シートは、単層のシートで
あってもよく、多層に積層されたシートであってもよ
い。また、本発明において、溶融した熱可塑性樹脂を溶
融シートにするためのダイには公知のものを用いること
ができる。

【００１３】熱可塑性樹脂を溶融する手段としては、単
軸もしくは二軸の押出機を用いることができる。ポリエ
ステル、ポリアミドなど、熱可塑性樹脂の種類によって
は、チップを押出機に供給する前に乾燥することが好ま
しい。溶融押し出された熱可塑性樹脂は、例えばギアポ
ンプによって計量された後、フィルターによって濾過さ
れダイに送られシート状に押し出される。

【００１４】押し出されたシートは、エッジ部分をスリ
ットして製品化される場合もあるが、通常は次いでロー
ル、ステンター等により逐次または同時に縦方向、横方
向の一軸または二軸方向に延伸させて二軸延伸フィルム
に成形される。熱可塑性樹脂がポリエステルの場合、成
形方法は従来公知の方法が適用できる。例えば、ポリエ
ステルを溶融押出しし回転冷却ドラムに密着固化して未
延伸シートに成形後、ロール周速差などにより縦方向に
２〜６倍、ステンター法等により横方向に２〜６倍、逐
次延伸または同時延伸し、１６０〜２５０℃程度の熱固
定を行って二軸延伸ポリエステルフィルムとすることが
できる。

【００１５】（電極の設置位置）従来、静電印加キャス
ト法にて熱可塑性樹脂シートを高速で成形するための手
段としては、電極を溶融熱可塑性樹脂シートに近づけた
り、印加電圧を上げたりする方法が一般的である。しか
しながら、これらの手法を過度に行うと、電極から溶融
熱可塑性樹脂に火花放電が生じ、火花がシートを貫通し
てシートや回転冷却ドラムが損傷してしまう。また、火
花放電が生じないまでも、熱可塑性樹脂シートの電極側
の面がダメージを受けて、全面的または部分的に曇りガ
ラス状に表面が荒れて、もはや製品としての価値を保て
なくなってしまう。

【００１６】電極の位置を回転冷却ドラム周方向で調整
する手法も一般的である。電極の位置が、溶融樹脂シー
トの着地点から回転冷却ドラムの回転方向に寄り過ぎる
と、随伴気流の噛み込みを排除しきれなくなりシート表
面に欠点が発生する。逆に電極の位置が回転冷却ドラム
の反回転方向に寄り過ぎると、溶融シートが電極と電気
的に反発してシートの振動が起こり厚み斑が悪化する。
これらは、回転冷却ドラムの回転速度を上げるに従い、
シート両端付近は回転冷却ドラム上でのカール量が大き
くなるため、シート中央とシート両端付近の回転冷却ド
ラムへの着地点の差が大きくなるために発生するもの
で、均一な熱可塑性樹脂シートの成形が妨げられてしま
う。従来、電極としては断面形状が円形のワイヤが一般
的であるが、この形状の電極では、上記いずれの手段を
尽くしても、成形速度は５０〜５５ｍ／分が上限であ
る。

【００１７】本発明を図を用いて更に詳しく説明する。
図１は本発明の方法に用い得る一つの装置の概略断面を
示す図である。

【００１８】（ダイの傾斜角度）回転冷却ドラム１の回
転方向２に対し、逆方向に特定範囲の傾斜角度３で傾斜
させたダイ４からシート状に押出された溶融樹脂５の近
傍を横断するように静電印加用電極６を設け、該電極に
高電圧電源装置７により高電圧をかけて溶融樹脂５に静
電気を印加し、回転冷却ドラム１上に密着固化させてシ
ート８が成形される。

【００１９】本発明では、ダイを図１に示すように回転
冷却ドラムの回転方向に対し、逆方向に６度以上４０度
以下の範囲、好ましくは１５度以上３５度以下の範囲の
角度で傾斜させる。回転冷却ドラムの回転速度を上げる
に従い、シート両端付近は冷却ドラム上でのカール量が
大きくなるが、ダイを傾斜させるとダイ内部での溶融樹
脂の移動方向とダイスリットを出た後の溶融樹脂の引取
り方向の角度変化が少なくなり、カール量を小さくする
ことができる。この傾斜角度が６度未満では、垂直方向
（傾斜角度が０度）とほとんど変わりなく、４０度を超
えて傾斜させると押出し開始時に溶融樹脂がダイ下面に
沿って流れることと、溶融樹脂出口に付着した劣化物の
除去が難しくなるので好ましくない。

【００２０】（垂直距離・水平距離）本発明では、上記
ダイの傾斜に加え、ダイスリット先端とダイスリット直
下の回転冷却ドラム最上部までの垂直距離（以下単に垂
直距離という）が３ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲、特に
５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲とし、またダイスリット
先端と押出された熱可塑性樹脂シートが回転冷却ドラム
へ接触を開始する部分（着地点）までの水平距離（以下
単に水平距離という）が２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の
範囲、特に３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の範囲にすること
が、シート両端付近の更にカール量を小さくすることが
でき、シート中央とシート両端付近の回転冷却ドラムへ
の着地点の差を実用上、問題のない範囲に小さくできる
ため好ましい。

【００２１】上記の垂直距離が３ｍｍ以下では、ダイと
回転冷却ドラムの接触する可能性があり、３０ｍｍ以上
ではシート両端のカール量が大きくなり好ましくない。
また、上記の水平距離が２０ｍｍ未満では、溶融樹脂を
回転冷却ドラムに無理矢理押え付けることになり溶融樹
脂が振動したり、ダイ下面と電極との間隔が小さく異常
放電を起こしてしまうので好ましくない。

【００２２】（電極）本発明において、押出された溶融
樹脂シートに静電気を印加させるための静電印加用電極
（電極）としては断面形状が矩形で厚みが０．０２ｍｍ
以上０．２０ｍｍ以下の範囲で、幅が０．３ｍｍ以上３
ｍｍ以下の範囲であり、厚みと幅の比が１：３から１：
３０の範囲である直線状金属細線を用いることが好まし
い。

【００２３】また、断面形状が楕円で短径が０．０２ｍ
ｍ以上０．２０ｍｍ以下の範囲で、長径が０．３ｍｍ以
上３ｍｍ以下の範囲であり、短径と長径の比が１：３か
ら１：３０の範囲である直線状金属細線を用いることも
できる。

【００２４】矩形の厚みまたは楕円形の短径が０．０２
ｍｍより小さいと取扱いが難しく、電極取付時に加わる
長手方向の張力に耐え切れず切断したり、火花放電が発
生しやすくなり高電圧が印加することができなくなる。
他方、この寸法が０．２０ｍｍを超えると溶融樹脂シー
トに対し効果的な静電気の印加が難しくなる。矩形の幅
または楕円の長径が０．３ｍｍより小さいと電極取付時
に加わる長手方向の張力に耐え切れず切断し、他方、こ
の寸法が３．０ｍｍを超えると電極を直線状に取り付け
ることが困難になり、溶融樹脂シートに対する静電気の
印加にばらつきが発生する。

【００２５】矩形の厚みと幅の比または楕円形の短径と
長径の比が１：３より小さければ、溶融樹脂シートに対
する静電気の印加効果が実質上、円形断面の線状電極と
大差なく、他方、この比が１：３０を超えると電極を直
線状に取り付けることが困難になり、溶融樹脂シートに
対する静電気の印加にばらつきが発生したり、火花放電
が発生しやすくなり高電圧が印加することができなくな
る。

【００２６】電極の断面形状としては矩形、楕円形が使
用できるが、断面形状の静電印加キャスト性への影響は
小さく性能的には大差がないので、どちらを使用しても
よい。

【００２７】電極の回転冷却ドラムに対する取付角度と
しては、回転冷却ドラムの法線方向と電極側面（断面形
状が矩形の電極の場合は長辺面、楕円の電極の場合は長
軸面）との成す角が０度以上３０度以下の範囲の角度に
取り付けるのが好ましい。

【００２８】電極の材質としては、ステンレス、タング
ステン、チタンなど導電率の高い金属製のものが好まし
い。場合によっては金属表面に金、白金などをメッキ、
蒸着、スパッタリングなどでコーティングしたものがよ
い。

【００２９】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。

【００３０】［実施例１］固有粘度が０．６３［ｄｌ／
ｇ］のポリエチレンテレフタレートのペレットを１６０
℃で４時間乾燥した後に押出機に供給し、押出機にて溶
融したポリエチレンテレフタレートを図１に示した装置
を用いてシートに成形した。ダイの温度は２８０℃、ダ
イの傾斜角度は３０度、冷却ドラムの設定温度は２５
℃、ダイスリット先端と回転冷却ドラムとの垂直距離は
１５ｍｍ、シートの厚みは１００μｍ、電極形状は矩形
（厚み０．１０ｍｍ幅１．５０ｍｍ）とした。その結
果、回転冷却ドラムの回転速度９０ｍ／分の速度までシ
ートを成形することができた。この時の回転冷却ドラム
にシートが着地するまでの水平距離は７０ｍｍであっ
た。成形されたシートは、次いで縦延伸機で３．７倍、
横延伸機で４．０倍に延伸した後に熱固定し、両エッジ
をスリットした後二軸延伸ポリエステルフィルムとして
巻き取った。

【００３１】［実施例２〜１０］ダイの傾斜角度とシー
ト厚み以外の条件を表１に示すように変えた以外は実施
例１と同様にポリエステルシートを連続成形した。その
結果を表１に示す。

【００３２】［比較例１］ダイの傾斜角度を０度にする
以外は実施例１と同様にポリエステルシートを連続成形
した。その結果、回転冷却ドラムの上限回転速度は５０
ｍ／分であった。

【００３３】［比較例２］ダイの傾斜角度を５度、水平
距離を６５ｍｍとし、表１に示す形状の電極を用いた以
外は実施例１と同様にポリエステルシートを連続成形し
た。その結果、回転冷却ドラムの上限回転速度は５０ｍ
／分であった。

【００３４】［比較例３］表１に示す形状の電極を用
い、水平距離を５０ｍｍとした以外は実施例１と同様に
ポリエステルシートを連続成形した。その結果、回転冷
却ドラムの上限回転速度は５５ｍ／分であった。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１に示す結果から明らかなように、本発
明の熱可塑性樹脂シートの成形方法は成形速度上限を６
０ｍ／分以上にすることができ、ダイの取り付け角度に
加えてダイの取り付け位置（水平距離・垂直距離）や電
極形状に好ましい条件のものを選べば成形速度上限を７
０ｍ／分以上、特に９０ｍ／分以上とすることができ
る。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、溶融した熱可塑性樹脂
をダイからシート状に押出し、静電印加キャスト法にて
回転冷却ドラム上に密着固化せしめシートを成形する方
法において、ダイを回転冷却ドラムの回転方向に対し、
逆方向に６度以上４０度以下に傾け、静電印加用電極と
して断面が矩形または楕円の特定形状の直線状金属細線
を用いることで、回転冷却ドラムの回転速度を上げるこ
とができ、厚み均一性に優れた表面欠点の少ない熱可塑
性樹脂シートの生産性を大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に用い得る一つの装置の概略断面
を示す図である。

【符号の説明】

１：回転冷却ドラム ２：回転冷却ドラムの回転方向 ３：傾斜角度 ４：ダイ ５：溶融樹脂 ６：静電印加用電極 ７：高電圧電源装置 ８：シート

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融した熱可塑性樹脂をダイからシート
   状に押出し、静電印加キャスト法にて回転冷却ドラム上
   に密着固化せしめシートを成形する方法において、ダイ
   を回転冷却ドラムの回転方向に対し、逆方向に６度以上
   ４０度以下の範囲で傾け、静電印加用電極として断面が
   矩形または楕円の直線状金属細線を用いることを特徴と
   する熱可塑性樹脂シートの成形方法。
2. 【請求項２】 ダイスリット先端とダイスリット直下の
   回転冷却ドラム最上部までの垂直距離が３ｍｍ以上３０
   ｍｍ以下の範囲であり、かつダイスリット先端から押出
   された熱可塑性樹脂シートが回転冷却ドラムへ着地する
   までの水平距離が２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲で
   あることを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂シー
   トの成形方法。
3. 【請求項３】 静電印加用電極として、断面形状が矩形
   であり、厚みが０．０２ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下の範
   囲、幅が０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲であり、厚み
   と幅の比が１：３から１：３０の範囲である直線状金属
   細線を用いることを特徴とする請求項２記載の熱可塑性
   樹脂シートの成形方法。
4. 【請求項４】 静電印加用電極として、断面形状が楕円
   であり、短径が０．０２ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下の範
   囲、長径が０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲であり、短
   径と長径の比が１：３から１：３０の範囲である直線状
   金属細線を用いることを特徴とする請求項２記載の熱可
   塑性樹脂シートの成形方法。
5. 【請求項５】 熱可塑性樹脂がポリエステルであること
   を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の熱可
   塑性樹脂シートの成形方法。