JP2002067124A - 板厚精度に優れた樹脂板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な方法により、しかも極めて優れた板厚
精度を実現することのできる、幅広の樹脂板の製造方法
を提供する。 【解決手段】 シートダイから押し出されてロールとの
接触により冷却されている熱可塑性樹脂組成物のシート
１７に対し、当該シートのうちロールと接していない側
の表面における幅方向ｘの中央部１７ａを部分的に冷却
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、押出成形による樹
脂板の製造方法に関し、より詳しくは、板厚精度の極め
て高い樹脂板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）
等のアクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）系樹
脂、ポリスチレン（ＰＳ）系樹脂、ポリカーボネート
（ＰＣ）系樹脂といった熱可塑性樹脂の樹脂板を加工す
るには、いわゆる押出成形法が広く用いられている。図
１は、押出成形法による樹脂板の製造工程の一例を示す
模式図である。押出成形法による樹脂板の製造では、ま
ず、樹脂組成物をホッパー１１から押出機１０内に導入
し、スクリュー１２による推進力で吐出口１３側に樹脂
組成物を移動させるとともに、ヒーター１４からの熱に
よってシリンダ１５内で溶融させる。さらに、溶融した
樹脂組成物をＴダイ等のシートダイ１６から押し出すこ
とによってシート状に成形する。次いで、こうして得ら
れた熱可塑性樹脂組成物のシート（押出シート）１７を
所定の間隙に調整されたロール１８に通してその厚みを
調整し、さらにその表面にロール面を転写（いわゆる鏡
面付け）することにより、厚み（板厚）や表面粗さが適
宜調整された樹脂板１９が得られる。なお、図１中、符
号２１は溶融した樹脂組成物中の異物を除去するための
スクリーンを、符号２２は樹脂組成物の吐出量を調整す
るギヤポンプを、それぞれ示す。

【０００３】ところで、シートダイ１６から押し出され
た押出シート１７は、例えば図２に示すネックインとよ
ばれる現象によってその幅Ｌ_A がダイの出口の幅Ｌ_D よ
りも狭くなっており、さらにこのネックインによって、
押出シート１７の端部に肉厚のエッジビード部１７０が
生じている。そこで、市場に供給される樹脂板には、エ
ッジビード部１７０をトリミングして、板厚の均一な残
りの部分のみを取り出したものが用いられる。

【０００４】しかしながら、特に厚みが１ｍｍ程度で、
幅が１０００ｍｍを超えるような樹脂板を成形する場合
には、肉厚のエッジビード部を除いても、樹脂板全体の
板厚にバラツキが生じる問題があった。一方、近年、上
記のような幅広で厚肉の樹脂板に対しても、幅方向での
厚みの公差を±０．１ｍｍ以下に抑えるといった極めて
高い板厚精度が求められている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、押出成形時の板
厚精度を向上させるための方法としては、押出機やロー
ルの稼働に高度な制御システムを導入する方向での検討
が進められている。具体的には、シートダイ等から吐出
された樹脂組成物の厚みをオンラインで計測し、得られ
た厚みデータをダイリップ部の開度、吐出時の樹脂温度
の制御、バンク量の制御等にフィードバックする方法が
提案されている（特公平６−３７０６５号公報）。

【０００６】しかしながら、多くの場合、樹脂組成物の
厚みを計測する個所と、ダイやバンク等の被制御個所と
の間には時間的および距離的隔たりが存在するため、制
御ロジックには高度な数学モデルを導入する必要が生じ
る。従って、制御システムの導入には多額の投資が必要
となり、最終的に製造コストが高くなるという問題があ
った。そこで本発明の目的は、幅広の樹脂板を製造する
ための方法であって、簡易な方法により、しかも極めて
優れた板厚精度を実現することのできる樹脂板の製造方
法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねてい
く中で、樹脂板の板厚にバラツキが生じるのは、押出機
のシートダイから吐出された熱可塑性樹脂のシート（押
出シート）を冷却する際にその幅方向で冷却の度合いに
相違が生じていることが原因ではないかと考え、さらに
検討を重ねた。その結果、押出シートをロールに接触さ
せて冷却する際に当該押出シートを部分的に冷却すれ
ば、意外にも板厚精度を向上させることができるという
全く新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。

【０００８】すなわち、本発明に係る板厚精度に優れた
樹脂板の製造方法は、シートダイから押し出されてロー
ルとの接触により冷却されている熱可塑性樹脂組成物の
シートに対し、当該シートのうちロールと接していない
側の表面における幅方向の中央部を部分的に冷却するこ
とを特徴とする。ここで「幅方向」とは、熱可塑性樹脂
組成物のシートがシートダイから押し出される方向と直
交する方向であって、当該シートを冷却するためのロー
ルの軸方向と平行な方向である。

【０００９】一般に、シートダイから吐出された熱可塑
性樹脂のシートは、その幅方向における両端部やロール
との接触面が冷め易いのに対し、前記幅方向における中
央部、とりわけ中央部でのシートの内部で冷めにくい傾
向がある。例えばＰＭＭＡの樹脂板を製造する場合にお
いて、押出シートのうちロールと接触していない側の表
面温度は、当該シートの幅方向における中央部の方が両
端部よりも３〜５℃程度高くなっている。

【００１０】このため、前記両端部やロールとの接触面
ではシートが比較的早期に固化するのに対し、前記中央
部（特にシート内部）は固化するのに時間がかかってし
まう。その結果、中央部は両端部等に比べて熱収縮の程
度が大きくなり、しかも中央部が熱収縮する際には既に
両端部が固化しているために、中央部の熱収縮に伴う歪
みはシートの厚み方向において顕著に現れることとな
る。これに対し、上記本発明に係る樹脂板の製造方法に
よれば、押出シートの中央部の温度を低くすることで前
記中央部の過剰な熱収縮を抑制することができ、シート
の厚み方向への歪みの発生を抑制することができること
から、板厚にバラツキが生じるのを十分に抑制すること
ができるものと推測される。

【００１１】なお、ロールによる押出シートの冷却を補
助するために、エアナイフ等で押出シートに高速エアを
吹き付ける技術は公知である。しかしながら、かかる従
来技術は単に押し出しシート表面の冷却を図ることを目
的としており、シートの幅方向において部分的に冷却を
施すこと、しかも冷却を施す部分と施さない部分とでの
温度差が所定の範囲となるように調整することについ
て、従来の技術では何ら考慮されていない。

【００１２】上記本発明に係る樹脂板の製造方法におい
て、熱可塑性樹脂シートの冷却は、前記シートのうちロ
ールと接していない側の表面温度が当該シートを構成す
る樹脂のガラス転移温度を下回るまでの間に行うのが好
ましい。樹脂のガラス転移温度を下回った場合には、シ
ートへの冷却によって押出シートへの応力を分散させた
り、それに伴って押出シート内での歪みの発生を抑制さ
せたりする効果が十分に得られなくなるおそれがある。

【００１３】上記本発明に係る樹脂板の製造方法におい
て、熱可塑性樹脂組成物のシートのうちロールと接して
いない側の表面温度は、樹脂板の板厚精度を優れたもの
にするという観点から、幅方向における中央部と両端部
とが同じ温度となるようにまたは前記中央部の方が前記
両端部よりも低い温度となるように調整し、かつ、前記
中央部と両端部との温度差が０〜５０℃となるように調
整するのが好ましい。上記本発明に係る樹脂板の製造方
法において、樹脂板の対象となる樹脂の好適例としては
ポリメチルメタクリレートが挙げられる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る樹脂板の製造
方法について詳細に説明する。本発明に係る樹脂板の製
造方法は、前述のように、シートダイから押し出された
後、ロールとの接触によって冷却されている熱可塑性樹
脂組成物のシート（押出シート）に対して、当該シート
のうちロールと接していない側の表面における幅方向の
中央部を部分的に冷却することを特徴とするものであ
る。

【００１５】本発明の方法に適用可能な樹脂組成物を構
成する樹脂としては、例えばポリメチルメタクリレート
（ＰＭＭＡ）；ゴムを含有する耐衝撃性（メタ）アクリ
ル樹脂；コモノマーとしてメチルアクリレート、エチル
アクリレート、ブチルアクリレート、スチレン等を含有
する（メタ）アクリル樹脂といった（メタ）アクリル系
樹脂が挙げられる。また、かかる（メタ）アクリル系樹
脂のほかにも、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）系樹
脂、ポリスチレン（ＰＳ）系樹脂、ポリカーボネート
（ＰＣ）系樹脂等の、従来公知の種々の熱可塑性樹脂が
挙げられる。

【００１６】本発明において、押出シートの「幅方向に
おける中央部」とは、例えば図３に示すように、押出シ
ート１７の幅方向ｘでの中心（同図中に矢印で示す。）
から両端側に対して略左右対称に拡がる領域である。こ
の「中央部」の幅は、押出シート１７の全幅Ｌ_A に対し
て２０〜６０％程度となるように、好ましくは２５〜４
０％程度となるように設定される。「中央部」の領域を
図３中に符号１７ａで示す。

【００１７】「中央部」として区別される領域の幅の割
合が上記範囲を下回ったり（すなわち、冷却される領域
が狭くなり過ぎたり）、前記領域の幅の割合が上記範囲
を超えたり（すなわち、冷却される領域が広くなり過ぎ
たり）すると、板厚精度のばらつきを抑制する効果が少
なくなるおそれがある。本発明にかかる樹脂板の製造方
法において、押出シート１７のうちロールと接していな
い側の表面温度は、部分的な冷却処理を施す中央部１７
ａと冷却処理を施さない両端部１７ｂとが同じ温度とな
るように、または中央部１７ａの方が両端部１７ｂより
も低い温度となるように調整される。さらに、中央部１
７ａと両端部１７ｂとの温度差は０〜５０℃、好ましく
は０〜３０℃となるように調整される。

【００１８】前記表面温度が、押出シート１７の幅方向
ｘにおける中央部１７ａよりも両端部１７ｂで低くなる
と、樹脂板の板厚のバラツキを低減するという本発明の
効果が十分に得られなくなるおそれがある。逆に、前記
中央部と両端部との前記表面温度の差が５０℃を超える
と、かえって押出シート内での歪みの発生を招くおそれ
がある。押出シート１７の幅方向ｘにおける中央部１７
ａに対して施される部分的な冷却処理の程度は、特に限
定されるものではないが、冷却によって生じる表面温度
（ロールと接していない側の表面温度）の変化の程度が
５〜５０℃となるように調整するのが好ましい。

【００１９】本発明において、押出シートの冷却にはス
ポットクーラーやエアナイフを使用すればよい。また、
前記各機器における冷風の排出口は、押出シートの中央
部の幅に応じて設計すればよい。スポットクーラー等に
よる冷却条件は特に限定されるものではなく、押出シー
トの移動速度、要求される温度変化の程度等に応じて適
宜設定すればよい。スポットクーラー等の冷却装置の設
置位置は特に限定されるものではなく、例えば図１に示
すスポットクーラー２０のように、押出シート１７に対
して、当該シートのロールと接していない側の表面に向
けて冷風を排出できるように配置される。もっとも、こ
の場合において、冷却装置からの吹き付けは、押出シー
ト１７のロールと接していない側の表面温度が、当該シ
ートを構成する樹脂のガラス転移温度以上であることが
望まれる。冷風を吹きつける時点で既に押出シートの表
面温度が当該樹脂のガラス転移温度を下回っている場合
には、板厚精度を向上させる効果が不十分になるおそれ
がある。

【００２０】

〔樹脂板の製造〕

実施例１ ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）〔メルトフロー
レート（ＭＦＲ）が５ｇ／１０分（試験温度２３０℃，
試験荷重３７．３Ｎ，ＪＩＳ Ｋ ６７１７）である市
販品〕を市販の押出機に投入して、押出シートの成形を
行った。

【００２１】押出成形の条件は、押出機１０のシリンダ
１５内での樹脂温度を２７０℃とし、Ｔダイ１６からの
吐出量は１４６０ｋｇ／時とした（図１参照）。次い
で、Ｔダイ１６から吐出された押出シート１７を、３本
のロール１８ａ，１８ｂ，１８ｃ（幅２５５０ｍｍ，直
径４８０ｍｍ，ロール温度９０〜９６℃）で冷却しつ
つ、その板厚の調整と鏡面付け（平滑面）を行った。ま
た、押出機のＴダイ１６から吐出された押出シート１７
をロールにて冷却、鏡面付けを行うのに際し、第２のロ
ール１８ｂに巻きついている押出シートの表面に対し
て、その中央（図３中に矢印で示す。）から両端側にか
けて幅約７００ｍｍの領域（中央部１７ａ）をスポット
クーラーにより冷却した。冷却は、スポットクーラーか
ら２０〜３０℃程度のエアーを吹き付けることによって
行った。なお、押出シートの冷却された範囲（中央部１
７ａ）は、幅方向ｘの全長Ｌ_A に対して約３０％であっ
て、幅方向ｘの中心から左右対称となるように設定した
（図３参照）。

【００２２】樹脂板１９の板厚は、Ｔダイ１６から吐出
された樹脂溶融物が最初に接触する一対の成形ロール間
の距離等を調節することにで、８ｍｍとなるように調整
し、こうしてＰＭＭＡの樹脂板１９を得た。上記実施例
１でのスポットクーラーによる押出シートの冷却効果を
表１に示す。表１に示した温度は、タスコジャパン
（株）製の放射温度計「ＴＨＩ−５００」により測定し
た押出シート表面（ロールと接していない側の表面）で
の温度であって、スポットクーラーによる冷却の直前お
よび冷却直後での測定値である。なお、表中、「冷却効
果」とは冷却による温度変化を示し、「両端部との温度
差」とは両端部１７ｂの温度に対する中央部１７ａの温
度差を示す（図３参照）。

【００２３】

【表１】

【００２４】比較例１ スポットクーラーによる冷却を行わなかったほかは、実
施例１と同様にしてＰＭＭＡの樹脂板を製造した。 実施例２ 樹脂板１９の板厚を１２ｍｍとなるようにして成形した
ほかは、実施例１と同様にしてＰＭＭＡの樹脂板を製造
した。

【００２５】上記実施例２でのスポットクーラーによる
押出シートの冷却効果を表２に示す。表２に示した温
度、ならびに「冷却効果」および「両端部との温度差」
の定義については表１と同じである。

【００２６】

【表２】

【００２７】比較例２ スポットクーラーによる冷却を行わなかったほかは、実
施例２と同様にしてＰＭＭＡの樹脂板を製造した。 〔樹脂板の板厚測定〕上記実施例１，２および比較例
１，２で得られた樹脂板から、押出方向に１５００ｍ
ｍ、押出時の幅方向に１８００ｍｍのサンプルを採取し
た。このサンプルの板厚をマイクロメーターで測定し、
板厚の平均値、最大値、最小値および最大幅を求めた。
板厚の測定は、押出方向および押出時の幅方向のいずれ
においても１００ｍｍ間隔で行った。その結果を表３に
示す。

【００２８】

【表３】

【００２９】表３より明らかなように、スポットクーラ
ーによる中央部の冷却を行わなかった比較例１および２
では樹脂板の厚みの最大差が０．２ｍｍを超える値とな
ったのに対し、スポットクーラーによる中央部の冷却を
行った実施例１および２では前記最大差を０．２０ｍｍ
未満に、すなわち公差±０．１ｍｍ以下にすることがで
き、極めて優れた板厚精度を実現することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】押出成形による樹脂板の製造工程の一例を示す
斜視図である。

【図２】押出成形時のネックインを示す説明図である。

【図３】押出成形により得られた樹脂シートの幅方向に
おける正面図である。

【符号の説明】

１０ 押出機 １７ シート状の熱可塑性樹脂組成物（押出シート） １７ａ 中央部分 １７ｂ 両端部分 １８ ロール １９ 樹脂板 ２０ スポットクーラー ｘ 幅方向

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シートダイから押し出されてロールとの接
   触により冷却されている熱可塑性樹脂組成物のシートに
   対し、当該シートのうちロールと接していない側の表面
   における幅方向の中央部を部分的に冷却することを特徴
   とする、板厚精度に優れた樹脂板の製造方法。
2. 【請求項２】前記冷却を、前記シートのうちロールと接
   していない側の表面温度が当該シートを構成する樹脂の
   ガラス転移温度を下回るまでの間に行う請求項１記載の
   板厚精度に優れた樹脂板の製造方法。
3. 【請求項３】前記シートのうちロールと接していない側
   の表面温度を、幅方向における中央部と両端部とが同じ
   温度となるようにまたは前記中央部の方が前記両端部よ
   りも低い温度となるように調整し、かつ、前記中央部と
   両端部との温度差が０〜５０℃となるように調整する請
   求項１または２記載の板厚精度に優れた樹脂板の製造方
   法。
4. 【請求項４】前記樹脂がポリメチルメタクリレートであ
   る請求項１〜３のいずれかに記載の、板厚精度に優れた
   樹脂板の製造方法。