JP2001347560A - ポリオレフィン系樹脂発泡シートの製造方法 - Google Patents

ポリオレフィン系樹脂発泡シートの製造方法

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JP2001347560A JP2000172907A JP2000172907A JP2001347560A JP 2001347560 A JP2001347560 A JP 2001347560A JP 2000172907 A JP2000172907 A JP 2000172907A JP 2000172907 A JP2000172907 A JP 2000172907A JP 2001347560 A JP2001347560 A JP 2001347560A
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sheet
cooling roll
roll
melt
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Fusaaki Katou
房彰 加藤
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Japan Polychem Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作が簡単で、かつ軽量、高剛性で表面が平
滑美麗な発泡シートを生産性よく製造する方法及びそれ
に用いる装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 Tダイ1のダイリップ先端1aから第1
の冷却ロール5と第2の冷却ロール6との間を通るまで
のいずれかの位置で、溶融押出シート4の一方の面に予
備冷却ロール2を接触させると共に他方の面に冷却媒体
噴射装置3により冷却媒体を噴き付け、次いでシート4
を第1の冷却ロール5と第2の冷却ロール6との間に通
し、第2の冷却ロール6に巻き取り、その間に該ロール
6の側面に設置した冷却媒体噴射装置8によりシート4
に冷却媒体を噴き付け、さらに該シートを第2の冷却ロ
ール6と第3の冷却ロール7との間に通して冷却するこ
とにより、ポリオレフィン系樹脂発泡シートを製造す
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、操作が簡単で、か
つ、軽量、高剛性で、表面が平滑美麗な発泡シートを製
造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ポリオレフィン系樹脂を押出発泡
させて、高い発泡倍率、特に発泡倍率1.8倍以上もの
発泡シートを製造する場合、表面外観が悪く、発泡倍率
も上がりにくいという傾向があった。すなわち、一般に
押出発泡の場合、溶融させた樹脂に各種発泡剤を加圧下
で混合した後、ダイを介して大気圧下に押出し発泡させ
るが、発泡倍率を高めるために発泡剤を多めに用いた場
合、発泡剤より生じるガスの分圧が高く、そのガスをセ
ルとして溶融樹脂中に保持させることが非常に困難とな
る。
【0003】この問題を解決する手段として、樹脂の溶
融張力を高くして、ガスの保持力を上げる様々な方法が
提案されている。その1つとしては、ロール、金属ベル
ト等の冷却手段を用いてダイ出口付近の樹脂温度を下げ
る方法等が挙げられる。
【0004】しかしながら、例えばロール2本を冷却手
段として用い、ダイ出口付近に設置して発泡シートを製
造する方法(特開昭63−288731号公報参照)で
は、製造される発泡シートの厚みが薄く比較的高速で成
形する場合に、ロール間隔の調整が難しく、発泡シート
をつぶしたり、あるいはロールとの接触が不十分とな
り、十分な冷却が得られない場合がある。
【0005】また、金属の無端ベルトに挟み込んで冷却
し、発泡シートを製造する方法(例えば特開昭47−2
2969号公報参照)では、金属ベルトの摩耗等により
金属ベルトを交換する必要があり、また一般に連続使用
する場合の金属ベルトの耐久性を考慮すると、ベルトを
駆動するロールの径を大きくしなくてはならず、そのた
めダイ出口付近にベルトを設置することが困難となり、
冷却すべき位置での冷却ができないという問題があっ
た。
【0006】また、Tダイを用いて押出して発泡シート
を製造する際の発泡時の体積膨張に起因して生じるひだ
状の縦すじ(いわゆるコルゲート)を防止し、軽量で高
剛性の発泡シートを製造するために、発泡シートの少な
くとも一面に充填剤を含有しかつ発泡剤を含まない層
(非発泡層)を積層する方法が提案されている(特開昭
63−252715号公報)。しかし、非発泡層を存在
させるだけでは充分に表面が平滑美麗な発泡シートを製
造するのは困難である。また、生産性高く、比較的発泡
倍率の高い、特には1.8倍以上の発泡シートを得よう
とする場合、押出直後の発泡倍率を維持できないため、
所望の発泡倍率まで上げるのが難しく、また発泡セルが
変形したり、セル同士が合体して不均一化、巨大化し表
面の平滑性が損なわれがちであった。さらに、発泡層中
に存在する発泡剤より発生したガスの一部がガス分圧が
高くなるに従って、充填剤を含有する非発泡層へ拡散し
非発泡層が発泡してしまうという現象が生じることで、
本来の非発泡層の剛性が低下し、シート全体の剛性が著
しく低下するという問題があった。
【0007】これらの問題を解決するために、樹脂をシ
ート状に押し出した後、所定の位置で押出シートの一方
の面に予備冷却ロールを接触させ、他方の面に冷却媒体
を噴き付けて予備冷却させ、続いて常法にて使用される
冷却ロールにより本冷却させる方法が提案されている
(特開平9−85807号公報)。しかしながら、かか
る予備冷却での冷却は必ずしも十分ではなく、樹脂の溶
融粘度が十分に高くならない。このため冷却不足とな
り、常法による冷却ロールにシートを誘導し巻き取る場
合、巻き取りによる表面張力のために厚み方向に応力が
働いて発泡セルがつぶされ、発泡倍率が下がり、断熱性
及び軽量性が低下する、またフィルムの厚みも薄くな
る、という欠点があった。
【0008】これに対し、Tダイリップ先端から常法に
よる冷却ロールまでの距離(エアギャップ)を長くして
その間の冷却力を高める方法も考えられるが、生産性の
点で劣ることとなる。
【0009】よって、軽量性、断熱性及び剛性に優れ且
つ表面が平滑美麗な発泡シートを、簡便にしかも生産性
よく製造する方法及びそれに用いる装置の開発が望まれ
ていた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、操作が簡単
で、かつ軽量、高剛性で表面が平滑美麗な発泡シートを
生産性よく製造する方法及びそれに用いる装置を提供す
ることを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
した結果、Tダイから常法による冷却ロールまでの間の
位置で溶融押出シートの一方の面に予備冷却ロールを接
触させ、他方の面に冷却媒体を噴き付ける予備冷却を行
うと同時に、常法の冷却ロールによる本冷却においても
冷却ロールに巻き取った押出シートの外側にも冷却媒体
を噴き付けることにより、上記課題を解決しうることを
見出し、本発明に到達した。
【0012】すなわち、本発明は、発泡剤含有ポリオレ
フィン系樹脂をTダイよりシート状に溶融押出した後、
この溶融押出シートを、第1の冷却ロール、第2の冷却
ロール及び第3の冷却ロールを含む少なくとも3個の冷
却ロールに接触させて冷却することにより発泡シートを
製造する方法において、前記溶融押出シートが前記Tダ
イのダイリップ先端から第1の冷却ロールと第2の冷却
ロールとの間を通るまでのいずれかの位置で、該溶融押
出シートの一方の面に予備冷却ロールを接触させると共
に他方の面に冷却媒体を噴き付けることにより該溶融押
出シートを冷却する予備冷却工程と、前記溶融押出シー
トを、第1の冷却ロールと第2の冷却ロールとの間に通
し、次いで第2の冷却ロールに巻き取った後、第2の冷
却ロールと第3の冷却ロールとの間に通すことにより該
溶融押出シートを冷却する工程であって、前記溶融押出
シートが第1の冷却ロールと第2の冷却ロールとの間を
通った後、第2の冷却ロールと第3の冷却ロールとの間
を通るまでのいずれかの位置で、該シートの第2の冷却
ロールに接しない面に冷却媒体を噴き付ける本冷却工程
と、を含むことを特徴とする、ポリオレフィン系樹脂発
泡シートの製造方法を提供する。
【0013】また、本発明は、前記溶融押出シートが、
発泡剤含有ポリオレフィン系樹脂よりなる層と、樹脂1
00重量部に対して5〜400重量部の充填剤を含有し
発泡剤を本質的に含有しない充填剤含有ポリオレフィン
系樹脂よりなる層とをTダイよりシート状に溶融押出し
た多層シートであることを特徴とする、前記ポリオレフ
ィン系樹脂発泡シートの製造方法を提供する。
【0014】また、本発明は、前記ポリオレフィン系樹
脂発泡シートの製造方法に用いる装置であって、Tダイ
と、第1の冷却ロール、第2の冷却ロール及び第3の冷
却ロールを含む少なくとも3個の冷却ロールとを備え、
且つ前記Tダイのダイリップ先端から前記第1の冷却ロ
ール及び第2の冷却ロールまでの間のいずれかの位置
に、前記Tダイから押し出される溶融押出シートに対し
て一方の側に予備冷却ロールを、他方の側に冷却媒体噴
射装置を設置し、さらに前記第2の冷却ロールの前記溶
融押出シートが接する側に冷却媒体噴射装置を設置した
ことを特徴とする、発泡シート製造装置を提供する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
図面を参照しながら説明する。図1は本発明の発泡シー
トの製造方法に使用される装置の一例の概略図であっ
て、発泡剤とポリオレフィン系樹脂を溶融混練後に押出
しするTダイ1と、Tダイリップ先端1aから押出方向
に所定距離離間した所望の位置に予備冷却ロール2と冷
却媒体噴射装置3が設置されている。そして更にTダイ
から溶融押出されたシート(発泡シート)4が案内され
た先に、常法にて使用される冷却ロール(以下、「本冷
却ロール」ともいう)3本、すなわち上から順に第1の
冷却ロール5、第2の冷却ロール6、及び第3の冷却ロ
ール7が設置されている。また、第2の冷却ロール6の
発泡シート4が接する側に別の冷却媒体噴射装置8が設
置されている。
【0016】本発明の製造方法は、発泡剤含有ポリオレ
フィン系樹脂をTダイ1よりシート状に溶融押出した
後、このシート4を、第1の冷却ロール5、第2の冷却
ロール6及び第3の冷却ロール7に接触させて冷却する
ことにより発泡シートを製造する方法において、予備冷
却工程と本冷却工程を含むものである。
【0017】予備冷却工程は、前記シート4がTダイ1
のダイリップ先端から第1の冷却ロール5と第2の冷却
ロール6との間を通るまでの間(エアーギャップ)のい
ずれかの位置で、前記シート4の一方の面に予備冷却ロ
ール2を接触させると共に他方の面に冷却媒体噴射装置
3を用いて冷却媒体を噴き付けることにより該シート4
を冷却する工程である。
【0018】本冷却工程は、予備冷却工程により冷却さ
れた前記シート4を、第1の冷却ロール5と第2の冷却
ロール6との間に通し、次いで第2の冷却ロール6に巻
き取った後、第2の冷却ロール6と第3の冷却ロール7
との間に通すことにより冷却する工程である。これらの
予備冷却工程及び本冷却工程を経ることにより、シート
4は発泡され、目的の発泡シートが得られる。
【0019】本発明においては、この本冷却工程におい
て、前記シート4が第1の冷却ロール5と第2の冷却ロ
ール6との間を通った後、第2の冷却ロール6と第3の
冷却ロール7との間を通るまでのいずれかの位置で、該
シートの第2の冷却ロールに接しない面に、別の冷却媒
体噴射装置8を用いて冷却媒体を噴き付けることを特徴
とする。
【0020】予備冷却工程で冷却不足のままシート4が
本冷却ロール5、6、及び7に導入されると、第2の冷
却ロールに巻き取られる際に表面張力によりシートの厚
み方向に応力が働き、発泡セルがつぶれ、発泡倍率が低
下して軽量化及び断熱性が劣ることとなり、またフィル
ムが引取方向に引き延ばされ厚みが低下する。これに対
し、本発明のように第2の冷却ロールに巻き取る際に、
巻き取られるシートの冷却ロールに接しない面に冷却媒
体を噴き付けると、冷却不足が解消され、樹脂の溶融粘
度が高くなって発泡セルがつぶされ難くなる。また、冷
却不足を解消させる方法としては、上述した予備冷却工
程におけるエアーギャップを長くして十分に冷却させる
方法も考えられるが、本発明のような第2の冷却ロール
に巻き取られるシートに冷却媒体を噴き付ける工程を加
えた方法によれば、より簡便な方法で生産性を高めるこ
とができる。
【0021】本発明の製造方法で使用される予備冷却ロ
ール2の材質は特に限定されないが、金属ロール、セラ
ミックロール、ゴムロール等が挙げられ、特に金属ロー
ルが好ましく、ロール内側に水等の冷媒を流すことで温
度を調節する。温度は、押出温度、押出量、シート厚
み、発泡倍率により一概に決まらないが10〜100℃
が好ましい。また、冷却ロールの大きさも特に限定され
ないが直径20〜200mm程度のものが好ましい。
【0022】この予備冷却ロール2は、好ましくはTダ
イリップ先端から押出方向に1〜150mm、より好ま
しくは10〜80mm離間した所望の位置に設置され
る。なお、この距離は溶融シートが予備冷却ロール面に
接触している中心とダイ出口からの距離である。予備冷
却ロール位置が1mm以下では、ロールとダイとが接触
するおそれがあるため実用的ではなく、150mm以上
では、溶融シートがロールに接触する前に発泡の大部分
が完了してしまうため、冷却の効果が得られず、表面の
平滑性が悪くなる。
【0023】本発明で使用される本冷却ロール5、6及
び7の材質は特に限定されないが、金属ロール、セラミ
ックロール、ゴムロール等が挙げられ、特に金属ロール
が好ましく、ロール内側に水等の冷媒を流すことで温度
を調節する。温度は、押出温度、押出量、シート厚み、
発泡倍率、ソリ量により一概に決まらないが、30〜1
20℃が好ましい。また、本冷却ロールの大きさも特に
限定されないが、直径200〜500mm程度のものが
好ましい。
【0024】本発明の製造方法の予備冷却工程及び本冷
却工程で使用される冷却媒体としては、特に限定される
ものではないが、冷却効果が高く、引火、爆発性等の危
険のないものが好ましい。例えば空気、炭酸ガス、窒
素、水及びこれらの混合物が挙げられる。またこれら予
備冷却工程及び本冷却工程に用いられる冷却媒体噴射装
置及び冷却媒体の噴き付け方法としては、公知の一般的
なものでよい。例えば、溶融シートの幅にあわせたスリ
ットを有する装置(エアーナイフ等)や、ノズルを複数
個巾方向に配置した装置で噴き付ける方法等が挙げられ
る。
【0025】冷却媒体の噴き付け位置は特に限定されな
いが、予備冷却工程においては、好ましくは予備冷却ロ
ールに接触している溶融シートの中心から±0〜±ロー
ル半径×0.9の位置がよい。ロールの半径×0.9以
上になると、ロールによるシートの支持が弱くなるため
溶融シートが流体の噴射圧力に押され、変形あるいはバ
タつきが発生し、安定した冷却が得られなくなる傾向が
ある。
【0026】なお、本発明におけるTダイリップ先端か
ら本冷却ロールまでの間における予備冷却は、必要に応
じて複数回行ってもよく、特に生産速度を速く、発泡倍
率を高くしたい場合に有効である。
【0027】また、本冷却ロールは上述した例では3本
であるが、これに限るものではなく、4本以上の冷却ロ
ールを常法に従い任意に組み合わせて本冷却を行っても
よい。更にまた、本冷却ロールによって、シート表面に
シボ加工等の加飾をしてもよい。また、本冷却ロールの
後にさらにソリ修正のための加熱、冷却ロールを設けて
もよい。
【0028】本発明の製造方法に使用されるポリオレフ
ィン系樹脂としては、低密度、中密度、高密度ポリエチ
レン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、及び
エチレン又はプロピレンと他のα−オレフィンとの共重
合体、あるいは、エチレンと、酢酸ビニル、(メタ)ア
クリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、ビニルアルコ
ール等との共重合体及びこれらの混合物等が挙げられ
る。
【0029】また、本発明の製造方法に使用される発泡
剤としては、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチ
ロニトリル、ジアゾアミノベンゼン、N,N’−ジニト
ロソペンタメチレンテトラミン、N,N’−ジメチル−
N,N’−ジニトロテレフタルアミド、ベンゼンスルホ
ニルヒドラジド、p−トルエンスルホニルヒドラジド、
p,p’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド、
炭酸塩、有機酸塩等の化学発泡剤、プロパン、ブタン、
ペンタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロモノフ
ルオロメタン、トリクロロモノフルオロメタン、メタノ
ール、エタノール、水等の物理発泡剤等が挙げられる。
【0030】これらの発泡剤の配合割合は特に限定され
ず、従来公知の一般的な配合割合の範囲内で適宜選択さ
れる。これらの発泡剤と通常使用される発泡助剤、架橋
剤、核剤等を併用してもよく、また、発泡体は架橋させ
てもよい。前記ポリオレフィン系樹脂と前記発泡剤は、
その混練方法は特に限定されるものではないが、適宜混
練された後、前記したTダイからシート状に押し出され
る。
【0031】本発明においては、発泡剤含有ポリオレフ
ィン系樹脂よりなる層と、樹脂100重量部に対して5
〜400重量部の充填剤を含有し発泡剤を本質的に含有
しない充填剤含有ポリオレフィン系樹脂よりなる層とを
Tダイよりシート状に溶融共押出し、得られる多層シー
トを上述した方法における溶融押出シート4として、上
記方法と同様にして非発泡層が積層されてなる多層発泡
シートを製造することもできる。
【0032】ここで使用される発泡剤含有ポリオレフィ
ン系樹脂からなる層は前記した通りであるが、発泡剤を
本質的に含有しない充填剤含有ポリオレフィン系樹脂よ
りなる層は、樹脂100重量部に対し、充填剤を5〜4
00重量部、好ましくは10〜100重量部含有する。
【0033】充填剤が5重量部未満であると、充填剤を
含有する樹脂から形成される非発泡層の剛性が低く、シ
ート全体としての剛性の向上は少なく、逆に400重量
部を越えると押出成形が困難になる。なお、この樹脂は
前記したと同様のポリオレフィン系樹脂から選ばれ、発
泡剤含有ポリオレフィン系樹脂と同一の樹脂であって
も、異なっていてもよい。
【0034】また、この充填剤としては、無機粉体系で
は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシ
ウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、燐酸
アルミニウム、タルク、マイカ、クレー、カーボンブラ
ック、ホワイトカーボン、グラファイト、ゼオライト、
硫酸バリウム、含水ケイ酸カルシウム等を、有機粉体系
では、フェノール樹脂粉、エボナイト粉、木粉、モミガ
ラ粉等を、繊維系では、ガラス系、パルプ系、アスベス
ト系、ポリエチレンテレフタレート系、ポリアミド系等
が挙げられる。
【0035】なお、この他に酸化防止剤、着色剤、紫外
線吸収剤、帯電防止剤、可塑剤、及び脂肪酸金属塩、脂
肪酸アミド等のスリップ剤等を必要に応じ添加してもよ
い。充填剤を含有する樹脂は、それから形成される非発
泡層が少なくとも発泡層の片面又は両面に積層されるよ
うに押し出される。シート全体の剛性を効率的に高める
には、両面に積層されるのが好ましい。
【0036】さらに必要に応じて、該非発泡層の外側の
片面あるいは両面にポリオレフィン系樹脂よりなる非発
泡層がスキン層として積層されていてもよく、使用され
るポリオレフィン系樹脂は基本的には、前記した発泡
層、充填剤含有非発泡層に使用されるものと同様であ
り、必要とされる品質(例えば、光沢、表面加飾、防
汚、熱シール性等)に合わせて選択することができる。
【0037】積層方法は、Tダイより押し出される前に
前記した樹脂を溶融状態で積層する方法であればよい。
一般的には、両樹脂をそれぞれの押出機で溶融混練した
後にTダイ内で積層するマルチマニホールド方式や、T
ダイに流入させる前に積層するフィードブロック方式
(コンバイニングアダプター方式)等であればよい。な
お、両樹脂の積層体にさらにスキン層を積層する場合
は、ドライラミネート法、押出ラミネート法、共押出、
プレス等の通常適用される積層方法によればよい。
【0038】
【発明の効果】本発明の発泡シートの製造方法によれ
ば、冷却媒体による冷却を押出ダイに近接した位置と冷
却ロールによる挟圧時に同時に行うことにより、通常の
冷却による押出発泡法に比し、発泡層の倍率が向上し、
発泡体のセルの状態も微細となり、セル同士の合一は極
めて少なく良好な発泡状態が得られている。さらに巻き
取り時の発泡セルのつぶれもなく、剛性、軽量性及び断
熱性がより一層向上した発泡シートが得られる。また、
発泡倍率が向上し、その発泡状態も均一で良好なものと
なっており、さらに厚みの均一である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の製造方法及び製造装置の概要を示す
図である。
【符号の説明】
1・・・Tダイ 1a・・・Tダイリップ先端 2・・・予備冷却ロール 3・・・冷却媒体噴射装置 4・・・溶融押出シート 5・・・第1の冷却ロール 6・・・第2の冷却ロール 7・・・第3の冷却ロール 8・・・冷却媒体噴射装置
───────────────────────────────────────────────────── 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) B29L 7:00 B29L 7:00 Fターム(参考) 4F100 AA08H AA18H AH02H AH03A AK03A AK03B AK05 AK07 AK62 BA02 CA01A CA23B DJ01A EH202 EJ022 EJ502 JA15 JJ02 JK01 JL03 YY00B YY00H 4F207 AA03 AG01 AG20 AK01 AK11 KK55 KK64 KK68 KL84

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発泡剤含有ポリオレフィン系樹脂をTダ
    イよりシート状に溶融押出した後、この溶融押出シート
    を、第1の冷却ロール、第2の冷却ロール及び第3の冷
    却ロールを含む少なくとも3個の冷却ロールに接触させ
    て冷却することにより発泡シートを製造する方法におい
    て、 前記溶融押出シートが前記Tダイのダイリップ先端から
    第1の冷却ロールと第2の冷却ロールとの間を通るまで
    のいずれかの位置で、該溶融押出シートの一方の面に予
    備冷却ロールを接触させると共に他方の面に冷却媒体を
    噴き付けることにより該溶融押出シートを冷却する予備
    冷却工程と、 前記溶融押出シートを、第1の冷却ロールと第2の冷却
    ロールとの間に通し、次いで第2の冷却ロールに巻き取
    った後、第2の冷却ロールと第3の冷却ロールとの間に
    通すことにより該溶融押出シートを冷却する工程であっ
    て、前記溶融押出シートが第1の冷却ロールと第2の冷
    却ロールとの間を通った後、第2の冷却ロールと第3の
    冷却ロールとの間を通るまでのいずれかの位置で、該シ
    ートの第2の冷却ロールに接しない面に冷却媒体を噴き
    付ける本冷却工程と、を含むことを特徴とする、ポリオ
    レフィン系樹脂発泡シートの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記溶融押出シートが、発泡剤含有ポリ
    オレフィン系樹脂よりなる層と、樹脂100重量部に対
    して5〜400重量部の充填剤を含有し発泡剤を本質的
    に含有しない充填剤含有ポリオレフィン系樹脂よりなる
    層とをTダイよりシート状に溶融押出した多層シートで
    あることを特徴とする、請求項1記載のポリオレフィン
    系樹脂発泡シートの製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のポリオレフィン系
    樹脂発泡シートの製造方法に用いる装置であって、Tダ
    イと、第1の冷却ロール、第2の冷却ロール及び第3の
    冷却ロールを含む少なくとも3個の冷却ロールとを備
    え、且つ前記Tダイのダイリップ先端から前記第1の冷
    却ロール及び第2の冷却ロールまでの間のいずれかの位
    置に、前記Tダイから押し出される溶融押出シートに対
    して一方の側に予備冷却ロールを、他方の側に冷却媒体
    噴射装置を設置し、さらに前記第2の冷却ロールの前記
    溶融押出シートが接する側に冷却媒体噴射装置を設置し
    たことを特徴とする、発泡シート製造装置。
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