JP2002120273A - 板厚精度に優れた樹脂板の製造方法 - Google Patents

板厚精度に優れた樹脂板の製造方法

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JP2002120273A JP2000313383A JP2000313383A JP2002120273A JP 2002120273 A JP2002120273 A JP 2002120273A JP 2000313383 A JP2000313383 A JP 2000313383A JP 2000313383 A JP2000313383 A JP 2000313383A JP 2002120273 A JP2002120273 A JP 2002120273A
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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10から押し出された熱可塑
性樹脂組成物のシート12を成形ロール14で冷却しつ
つ、その厚みを調整する樹脂板の製造方法において、第
2ロール14bの回転速度R2 と引取り速度RD との比
D /R2 を0.970〜0.982とし、かつ、前記
樹脂組成物がそのガラス転移温度以上の状態で接触する
成形ロールのうち、最後に接触する成形ロールについて
の回転速度RN と最後から2番目に接触する成形ロール
についての回転速度RN-1 との比RN /RN-1 を0.9
90〜1.000とする。

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、ポリエチレン(PE)系樹脂、ポ
リスチレン(PS)系樹脂、ポリエステル系樹脂といっ
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。押出成形法による樹脂板
の製造では、まず、押出成形機のシリンダ内で溶融され
た樹脂組成物をTダイ等のシートダイから押し出すこと
によってシート状に成形し、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)を所定の間隙に調整
された成形ロール(冷却ロール)に通してその厚みを調
整し、かつその表面にロール面を転写(いわゆる鏡面付
け)した後、引取りロール16によって押出シートを引
き取ることにより、厚み(板厚)や表面粗さが適宜調整
された樹脂板が得られる。
【0003】ところで、シートダイ10から押し出され
た押出シート12は、例えば図4に示すネックインとよ
ばれる現象によってその幅LA がダイの出口の幅LD
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12の端部に肉厚のエッジビード部120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120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、押出機や成形
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、成形ロール(冷却
ロール)により搬送される樹脂組成物のシートの温度、
厚み、残留応力等を計測し、得られたデータをバンク量
の制御、ダイリップ部の開度、吐出時の樹脂温度の制御
等にフィードバックする方法が提案されている〔特開平
3−161315号公報(特公平6−37065号公
報)、特開平5−157522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。また、上記の方法では、シートの押出方向におけ
る板厚制御の効果が十分でないという問題があった。
【0007】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。
【0008】
【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た結
果、シートダイから押出成形されたシートの厚みを調整
しつつ冷却する成形ロール(冷却ロール)の回転速度
と、冷却された樹脂組成物のシートを引き取るロールの
回転速度(引取り速度)とについて、特定の組み合わせ
での速度比を所定の範囲に設定したときは、意外にも、
しかも複雑な制御システム等を導入しなくても、樹脂板
の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。
【0009】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た熱可
塑性樹脂組成物のシートを成形ロールで冷却しつつ、そ
の厚みを調整する樹脂板の製造方法において、第2ロー
ルの回転速度R2 (m/min)と、前記樹脂組成物の
引取り速度RD (m/min)との比RD /R2 を0.
970〜0.982とし、かつ、前記樹脂組成物がその
ガラス転移温度以上の状態で接触する成形ロールのう
ち、最後に接触する成形ロールについての回転速度RN
(m/min)と、最後から2番目に接触する成形ロー
ルについての回転速度RN-1 (m/min)との比RN
/RN-1 を0.990〜1.000とすることを特徴と
する。
【0010】特開平1−235623号公報(特公平7
−29354号公報)や特開平6−262682号公報
にはアクリル樹脂押出板の製造方法が開示されており、
当該製造方法では、樹脂が最初に密着する成形ロールと
最後に密着する成形ロールの間で負の周速差を設けるこ
とを特徴としている。しかしながら、上記公報に記載の
発明の目的は押出方向における内部ひずみが小さい押出
板の製造方法を提供することであって、押出版の板厚精
度については考慮されておらず、特開平1−23562
3号公報の第4頁右下欄第12〜14行に「(周速差
が)15%を超える場合には、樹脂表面の平滑さ、美麗
さが失われる」と記載されているに過ぎない。すなわ
ち、押出成形により得られる樹脂板の板厚精度、とりわ
け押出成形時の幅方向における板厚のバラツキを低減す
ることについて、上記公報には何らの考慮も示唆もなさ
れていない。
【0011】また、上記公報に開示のアクリル樹脂押出
版は、具体的には板厚が6mm以下のものであって、板
厚が6mmを超える厚肉の樹脂板についてその内部ひず
みを低減させることについては考慮されていない。これ
に対し、本発明に係る樹脂板の製造方法では、シートダ
イから押し出された熱可塑性樹脂組成物のシートを成形
ロールで冷却しつつ、その厚みを調整する樹脂板の製造
工程に際して、樹脂が最初に密着する成形ロールと最後
に密着する成形ロールの間に単に負の周速差を設けるだ
けでなく、(1) 第2ロールの回転速度R2 (m/mi
n)と樹脂組成物の引取り速度RD (m/min)との
比RD /R2 、および(2) 前記シートがガラス転移温度
以上の状態で最後に接触する成形ロールの回転速度RN
(m/min)と、最後から2番目に接触する成形ロー
ルの回転速度R N-1 (m/min)との比RN /RN-1
をそれぞれ所定の範囲となるように設定するという極め
て簡易な制御を行うことを特徴としており、しかも極め
て簡易な制御であるにもかかわらず、押出成形された樹
脂板の板厚精度を極めて優れたものにできるという、上
記公報に記載の発明から得ることのできない顕著な効果
が得られる。
【0012】上記本発明に係る板厚精度に優れた樹脂板
の製造方法によれば、たとえ厚みが7mm以上の厚肉の
樹脂板であっても、板厚精度を極めて優れたものとする
ことができる。上記本発明に係る板厚精度に優れた樹脂
板の製造方法において、対象となる樹脂としては、例え
ばポリメチルメタクリレートが好適である。
【0013】
【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。図1〜図3は、押出成形
機のシートダイ10,30から吐出された熱可塑性樹脂
組成物のシート(押出シート)12の厚みを調整しかつ
その表面にロール面を転写(いわゆる鏡面付け)するの
に用いられる成形ロール14,24,34の一例を示し
たものである。
【0014】樹脂板の製造方法に用いられる成形ロール
には、例えば図1および図2に示すようないわゆる4本
ロールや、図3に示すような3本ロールが知られてい
る。図1に示す成形ロール14は、シートダイ10から
押し出された熱可塑性樹脂組成物のシート12が最初に
密着する一対の成形ロール(第1ロール14a,第2ロ
ール14b)と、これらのロールに続いてシート12が
密着する第3ロール14cおよび第4ロール14dの計
4本の成形ロールを備えている。かかる成形ロール14
によって冷却され、かつその厚みを調整された押出シー
ト12は、一対の引取りロール16によって引き取られ
る。図2に示す成形ロール24は、計4本の成形ロール
(24a,24b,24c,24d)の配置が異なるほ
かは、図1に示す成形ロール14と同じである。
【0015】一方、図3に示す成形ロール34は、シー
トダイ30から押し出された熱可塑性樹脂組成物のシー
ト12が最初に密着する第1ロール34aと、第2ロー
ル34bのほかに、第2ロール34bに続いてシート1
2が密着する第3のロール34cを備えている。かかる
成形ロール34によって冷却され、かつその厚みを調整
された押出シート12は、図1および図2に示す成形ロ
ールと同様に、一対の引取りロール16によって引き取
られる。
【0016】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熱可塑性樹脂組成
物のシートを成形ロールで冷却しつつ、その厚みを調整
する樹脂板の製造方法であって、(1) シートダイから押
し出された熱可塑性樹脂組成物のシートが最初に密着す
る第2ロールの回転速度R2 (m/min)と、樹脂組
成物の引取り速度RD (m/min)との比RD /R2
が負の値となり、かつ所定の範囲となるように調整し、
しかも、(2) 前記シートがガラス転移温度以上の状態で
最後に接触する成形ロールの回転速度RN (m/mi
n)と、最後から2番目に接触する成形ロールの回転速
度R N-1 (m/min)との比RN /RN-1 が1よりわ
ずかに小さい所定の範囲となるように調整することを特
徴としている。
【0017】本発明において「第1ロール」と「第2ロ
ール」とは、シートダイから吐出された樹脂組成物から
なるシートが最初に接触する成形ロールである。第1お
よび第2ロールは一対となって両ロール間に所定の間隙
を形成し、当該間隙内に樹脂組成物を通過させることに
よって樹脂板の板厚を制御する。このうち「第2ロー
ル」とは、シートダイ10,30から押し出された熱可
塑性樹脂組成物のシート12が最初に密着する一対の成
形ロールのうち、シートをその周面に沿わせて以降の成
形ロールへ送り出す方のロールのことをいう。
【0018】また、本発明において「シートが最後に接
触する成形ロール」または「シートが最後から2番目に
接触する成形ロール」とは、いずれも、シートダイから
吐出された熱可塑性樹脂組成物からなるシートの温度が
その組成物を構成する樹脂のガラス転移点より高い状態
であるときに接触する数本のローラのうち、最後の成形
ロールと、最後の成形ロールより一つ手前のものとを示
す。すなわち、図1および図2に示す成形ロール14,
24において、いずれの成形ロールに対しても樹脂組成
物がそのガラス転移温度以上の状態で接触する場合に
は、前述の「最後に接触する成形ロールの回転速度
N 」は「第4ロールの回転速度R4 」を示し、「最後
から2番目に接触する成形ロールの回転速度RN-1」は
「第3ロールの回転速度R3 」を示す。
【0019】一方、図3に示す成形ロール34におい
て、いずれの成形ロールに対しても樹脂組成物がそのガ
ラス転移温度以上の状態で接触する場合には、前述の
「最後に接触する成形ロールの回転速度RN 」は「第3
ロールの回転速度R3 」を示し、「最後から2番目に接
触する成形ロールの回転速度RN-1 」は「第2ロールの
回転速度R2 」を示す。本発明に係る樹脂板の製造方法
において、前述の「最後に接触する成形ロール」の回転
速度はRN-1 (m/min)と、「最後から2番目に接
触する成形ロール」の回転速度RN (m/min)と
は、押出成形に係る樹脂の種類、押出シートの厚み、幅
等に応じて適宜設定されるものであって特に限定される
ものではないが、例えば板厚8〜12mm程度で、幅1
000mmを超えるような幅広の樹脂板を製造する場合
には、通常、0.6〜1.2m/min程度となるよう
に設定される。
【0020】本発明において、前記引取り速度RD (m
/min)と、第2ロールの回転速度R2 (m/mi
n)との比RD /R2 は、0.970〜0.982とな
るように、好ましくは0.975〜0.980となるよ
うに設定される。比RD /R2 が上記範囲を下回ると、
板厚精度が低下したり、最終の成形ロールと引取りロー
ルとの間で押出シートの垂れが生じたりするおそれがあ
る。逆に、比RD /R2 が上記範囲を超えると、残留歪
みが増大して、押出シートに反りや歪みを生じさせるお
それがある。また、板厚精度を向上させる効果が得られ
なくなるおそれもある。
【0021】一方、本発明において、シートが最後に接
触する成形ロールの回転速度RN と、最後から2番目に
接触する成形ロールの回転速度RN-1 との比RN /R
N-1 は、0.990〜1.000となるように、好まし
くは0.990〜0.995となるように設定される。
比RN /RN-1 が上記範囲を下回ると、板厚精度が低下
したり、最終の成形ロールとその直前の成形ロールとの
間で押出シートの垂れが生じたり、樹脂の滞留により押
出シート表面で欠陥が発生したりするおそれがある。ま
た、場合によっては、前記直前の成形ロール近傍で押出
シートが切れるおそれもある。逆に、比RN /RN-1
上記範囲を超えると、板厚精度が低下したり、残留歪み
が増大したり、最終の成形ロールと引取りロールとの間
で押出シートが切れたりするおそれがある。
【0022】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);内部にゴム粒子等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、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。
【0023】
〔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。
【0024】押出成形の条件は、押出機のシリンダ内で
の樹脂温度を270℃とし、Tダイ10からの吐出量は
1460kg/時とした(図1参照)。次いで、Tダイ
10から吐出された押出シート12を、4本の成形ロー
ル(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。前記4本の成形ロール(14a,
14b,14c,14d)に接触している押出シート
は、いずれも、当該シートを構成する樹脂のガラス転移
温度よりも高い温度であった。
【0025】また、第2〜第4ロールの回転速度
(R2 ,R3 ,R4 )と引取りロールの回転速度RD
は、それぞれ表1に示す値に設定した。樹脂板の板厚
は、Tダイ10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(第1ロールと第2ロール)間の
距離等を調節することによって8mmとなるように調整
し、こうして全幅(図4のLA に相当)が2340mm
のシートを得、その耳部を取り除いて幅1500mmの
PMMA樹脂板を得た。
【0026】実施例2〜5および比較例1 第2〜第4ロールの回転速度(R2 ,R3 ,R4 )と引
取りロールの回転速度RD とをそれぞれ表1に示す値と
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。 実施例6 樹脂板の板厚を12mmとなるように調整し、第2〜第
4ロールの回転速度(R2 ,R3 ,R4 )と引取りロー
ルの回転速度RD とをそれぞれ表1に示す値に設定した
ほかは、実施例1と同様にしてPMMAの樹脂板を製造
した。
【0027】実施例7〜9および比較例2 第2〜第4ロールの回転速度(R2 ,R3 ,R4 )と引
取りロールの回転速度RD とをそれぞれ表1に示す値に
設定し、かつ、耳部を取り除いた後の樹脂板の幅を16
00mmとなるように調整したほかは、実施例1と同様
にしてPMMAの樹脂板(厚みの設定値:8mm)を製
造した。 〔樹脂シートの板厚測定〕上記実施例1〜9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1500mmまたは1600mm
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。その結果を表2に示す。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】表1および表2より明らかなように、(i)
第2ロールの回転速度R2 (m/min)と、前記樹脂
組成物の引取り速度RD (m/min)との比RD /R
2 、または(ii)樹脂組成物がそのガラス転移温度以上の
状態で接触する成形ロールのうち、最後に接触する成形
ロールについての回転速度RN (m/min)と、最後
から2番目に接触する成形ロールについての回転速度R
N-1 (m/min)との比R N /RN-1 (上記実施例お
よび比較例では比R4 /R3 )が前述の所定範囲から外
れていた比較例1および2では、樹脂板の厚みの最大差
が0.20mmを超える値であった。
【0031】これに対し、比RD /R2 および比RN
N-1 のいずれもが前述の所定範囲を満たしていた実施
例1〜9では、樹脂板の厚みの最大差が0.20mm未
満と極めて小さく、交差±0.1mm以下を達成するこ
とができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】成形ロールの配置の一例を示す模式図である。
【図2】成形ロールの配置の他例を示す模式図である。
【図3】成形ロールの配置のさらに他の例を示す模式図
である。
【図4】押出成形時のネックインを示す説明図である。
【符号の説明】
10,20,30 シートダイ 12 シート状の熱可塑性樹脂組成物(押出シート) 14,24,34 成形ロール 14b,24b 第2ロール 14c,24c 第3ロール(最後から2番目に接触す
る成形ロール) 14d,24d 第4ロール(最後に接触する成形ロー
ル) 34b 第2ロール(最後から2番目に接触する成形ロ
ール) 34c 第3ロール(最後に接触する成形ロール) 16 引取りロール

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シートダイから押し出された熱可塑性樹脂
    組成物のシートを成形ロールで冷却しつつ、その厚みを
    調整する樹脂板の製造方法において、 第2ロールの回転速度R2 (m/min)と、前記樹脂
    組成物の引取り速度R D (m/min)との比RD /R
    2 を0.970〜0.982とし、かつ、 前記樹脂組成物がそのガラス転移温度以上の状態で接触
    する成形ロールのうち、最後に接触する成形ロールにつ
    いての回転速度RN (m/min)と、最後から2番目
    に接触する成形ロールについての回転速度RN-1 (m/
    min)との比RN /RN-1 を0.990〜1.000
    と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】前記熱可塑性樹脂組成物のシートの厚みが
    7mm以上である請求項1記載の板厚精度に優れた樹脂
    版の製造方法。
  3. 【請求項3】前記熱可塑性樹脂がポリメチルメタクリレ
    ートである請求項1または2記載の板厚精度に優れた樹
    脂板の製造方法。
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