JP2004216879A - 熱可塑性樹脂連続貼合シートの製造装置 - Google Patents

熱可塑性樹脂連続貼合シートの製造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 反りを生ずることなく、熱可塑性樹脂連続シート(S)に熱可塑性樹脂連続フィルム(F)が熱融着により貼合された熱可塑性樹脂連続貼合シート(A)を製造し得る装置(1)を提供する。
【解決手段】 本発明の製造装置(1)は、加熱溶融された熱可塑性樹脂(P)を連続してシート状に押出すダイ(2)と、押出された熱可塑性樹脂(P1)を圧延して連続シート(S)とする圧延ロール(3)と、圧延された後の連続シート(S)を平坦に保持する保持機構(4)と、平坦に保持された連続シート(S)の貼合面(Sa)を加熱する加熱装置(5)と、加熱された後の連続シート(S)に連続フィルム(F)を貼合する貼合ロール(6)とを備えている。熱可塑性樹脂(P)をシート状に押出し、圧延して連続シート(S)とした後、平坦に保持しながら貼合面(Sa)を加熱し、連続フィルム(F)と貼合して、連続貼合シート(A)を製造する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、熱可塑性樹脂連続貼合シートの製造装置に関する。
図2(a)および(b)に示すように熱可塑性樹脂連続シート〔以下、連続シートと略称することがある。〕(S)の片面〔図2(a)〕または両面〔図2(b)〕に熱可塑性樹脂製連続フィルム〔以下、連続フィルムと略称することがある。〕(F)が貼合された熱可塑性樹脂連続貼合シート〔以下、連続貼合シートと略称することがある。〕(A)を製造するための装置として、特許文献1〔特開平6−270366号公報第3頁〕には、図3に示すような製造装置(1')が開示されている。かかる製造装置(1')は、押出機(7)によって加熱溶融された熱可塑性樹脂(P)を連続してシート状に押出すダイ(2)と、このダイ(2)から押出された熱可塑性樹脂(P1)を圧延して連続シート(S)とする圧延ロール(3)とを備えている。ダイ(2)から押出された熱可塑性樹脂(P1)は、第一圧延ロール(31)と第二圧延ロール(32)との間に挟み込まれ圧延された後、この第二圧延ロール(32)に巻き掛けられながら、この第二圧延ロール(32)と第三圧延ロール(33)との間に挟み込まれて再度圧延され、連続シート(S)となる。圧延直後の連続シート(S)は、第三圧延ロール(33)に巻き掛けられたのち、第三圧延ロール(33)から引取られる。
なお、圧延後の連続シート(S)の表面温度は概ねガラス転移温度(Tgs)である。
この製造装置(1')は、再度の圧延後、第三圧延ロール(33)に巻き掛けられた状態の連続シート(S)を加熱する加熱装置(5')と、加熱された後の連続シート(S)を第三圧延ロール(33)上で連続フィルム(F)と貼合する貼合ロール(6')も備えていて、連続シート(S)は加熱装置(5')により第三圧延ロール(33)上で加熱されてから、この第三圧延ロール(33)上で貼合ロール(6')により連続フィルム(F)と貼合される。
この製造装置(1')によれば、圧延直後で表面温度がガラス転移温度(Tgs)程度の連続シート(S)を加熱してから連続フィルム(F)と貼合するので、連続シート(S)のガラス転移温度(Tgs)と同程度か、これよりも高いガラス転移温度(Tgf)の連続フィルム(F)であっても、容易に熱融着により貼合して連続貼合シート(A)を得ることができる。
しかし、かかる従来の製造装置(1')では、得られた連続貼合シート(A)に反りが生じ易いという問題があった。
特開平6−270366号公報第3頁
そこで本発明者は、反りを生じさせることなく、熱可塑性樹脂連続貼合シートを製造し得る装置を開発するべく鋭意検討した結果、連続貼合シートが反るのは圧延ロール上で曲げられた状態で連続シートを加熱するためであり、圧延ロールから連続シートを引取り、平坦に保持しながら加熱した後に、貼合ロールで連続フィルムを貼合するように製造装置を構成することで、反りのない連続貼合シートが容易に製造できることを見出し、本発明に至った。
すなわち本発明は、熱可塑性樹脂連続シート(S)に熱可塑性樹脂連続フィルム(F)が熱融着により貼合された熱可塑性樹脂連続貼合シート(A)を製造するための装置(1)であり、
加熱溶融された熱可塑性樹脂(P)を連続してシート状に押出すダイ(2)と、
前記ダイ(2)から押出された熱可塑性樹脂(P1)を圧延して熱可塑性樹脂連続シート(S)とする圧延ロール(3)と、
前記圧延ロール(3)で圧延された後の熱可塑性樹脂連続シート(S)を平坦に保持する保持機構(4)と、
前記保持機構(4)によって平坦に保持された熱可塑性樹脂連続シート(S)の貼合面(Sa)を加熱する加熱装置(5)と、
前記加熱装置(5)で加熱された後の熱可塑性樹脂連続シート(S)に熱可塑性樹脂連続フィルム(F)を貼合する貼合ロール(6)とを備えている
ことを特徴とする熱可塑性樹脂連続貼合シート(A)の製造装置(1)を提供するものである。図1に本発明の製造装置(1)の一例を模式的に示す。
本発明の製造装置によれば、圧延された後の熱可塑性樹脂連続シートを平坦に保持しながら加熱し、貼合ロールにより熱可塑性樹脂連続フィルムと熱融着させて貼合するので、反りを生じさせることなく、熱可塑性樹脂連続貼合シートを連続的に製造することができる。
図1に示すように、本発明の製造装置(1)は、加熱溶融された熱可塑性樹脂(P)を押出すダイ(2)を備えている。加熱溶融され、ダイ(2)より押出される熱可塑性樹脂(P)としては、例えばアクリル樹脂、スチレン樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂(ABS樹脂)、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂(AS樹脂)、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、フッ素樹脂、ナイロン樹脂などが挙げられ、これらの熱可塑性樹脂はそれぞれ単独で、または2種以上を組み合わせて用いられる。かかる熱可塑性樹脂(P)は、熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、着色剤、可塑剤、帯電防止剤などの添加剤を含んでいてもよい。
かかる熱可塑性樹脂(P)を加熱溶融するには、例えば通常の押出機(7)を用いればよい。押出機(7)により混練されながら加熱され溶融された熱可塑性樹脂(P)は、ダイ(2)から連続的に押出される。
ダイ(2)として通常のTダイを用いることで、フィルム状に押出すことができる。ダイ(2)は熱可塑性樹脂(P)を単層で押出すものであってもよいし、2層または3層以上の多層で押出すものであってもよい。単層で押出すダイを用いることで、単層の熱可塑性樹脂連続シート(S)を得ることができ、多層で押出すダイを用いて、2種以上の熱可塑性樹脂を共押出することで、多層の熱可塑性樹脂連続シート(S)を得ることができる。
本発明の製造装置(1)は、かかるダイ(2)から押出された熱可塑性樹脂(P1)を圧延して連続シート(S)とする圧延ロール(3)を備えている。圧延ロール(3)の径は通常15cm以上60cm以下程度である。ダイ(2)から押出された熱可塑性樹脂(P1)は、圧延ロール(3)により圧延される。圧延ロール(3)の本数は熱可塑性樹脂(P1)を挟み込んで圧延し得るよう2本以上であれば特に限定されないが、図1に示す装置(1)では、3本の圧延ロール(3)を用いている。押出された熱可塑性樹脂(P1)は、先ず第一圧延ロール(31)と第二圧延ロール(32)との間に挟み込まれて圧延されたのち、この第二圧延ロール(32)に巻き掛けられながら、この第二圧延ロール(32)と第三圧延ロール(33)との間に挟み込まれることによって再び圧延されて、連続シート(S)に成形される。
圧延後の連続シート(S)の厚みは通常1mm以上20mm以下程度、幅は通常200mm以上2500mm以下程度であり、圧延直後の連続シート(S)の温度は通常、連続フィルム(F)と貼合される貼合面(Sa)のガラス転移温度(Tgs)±20℃の範囲程度となる。
本発明の製造装置(1)は、圧延ロール(3)で圧延された後の熱可塑性樹脂連続シート(S)を平坦に保持する保持機構(4)を備えている。保持機構(4)として図1に示す製造装置(1)では、水平面上に並べて配置された複数本のガイドロール(4)を用いている。かかるガイドロール(4)は、例えばローラーテーブルとして市販されているものを用いてもよい。連続シート(S)は、保持機構(4)によって平坦に保持されながら搬送される。なお、連続シート(S)は厳密に平坦に保持される必要はなく、応力が残留しないよう、概ね平坦に保持されていればよい。
本発明の製造装置(1)は、かかる保持機構(4)によって平坦に保持された連続シート(S)を加熱する加熱装置(5)を備えている。加熱装置(5)は、ガイドロール(7)上の連続シート(S)を加熱する。加熱装置(5)としては、電熱ヒーター、赤外線ヒーター、温風ヒーターなどの通常の加熱装置を用いることができる。連続シート(S)は、連続フィルム(F)と貼合される貼合面(Sa)を加熱すればよく、両面に連続フィルム(F)を貼合して図2(b)に示すような連続シート(S)の両面に連続フィルム(f)が貼合された連続貼合シート(A)を得る場合には、両面を加熱すればよい。また、片面に貼合して図2(a)に示すような連続シート(S)の片面だけに連続フィルム(f)が貼合された連続シートを得る場合には、連続フィルムと貼合される貼合面(Sa)だけを加熱してもよいし、貼合面(Sa)だけでなく、その反対側の非貼合面(Sb)をも合わせた両面を加熱してもよい。
本発明の製造装置(1)は、かかる加熱装置(5)で加熱された後の連続シート(S)に連続フィルム(F)を貼合するための貼合ロール(6)を備えている。貼合ロール(6)は通常、図1に示すように一対で用いられる。一対の貼合ロール(6)は、回転駆動されていて、引取ロールとなって圧延ロール(3)から連続シート(S)を引取るように構成されていてもよい。また、圧延ロール(3)と同期しながら回転駆動されて、圧延後の連続シート(S)に延伸力を実質的に加えずに引取れるように構成されていてもよい。貼合ロール(6)は、表面がステンレス鋼などの金属材料で構成された金属ロールであってもよいが、連続フィルム(F)の両面のうち、連続シートと貼合される貼合面(Fa)とは反対側の非貼合面(Fb)を傷付けにくい点で、連続フィルム(F)に接する貼合ロールは、表面がゴム材料で構成されたゴムロールであることが好ましい。貼合ロール(6)の直径は通常5cm以上30cm以下程度である。
熱可塑性樹脂連続フィルム(F)としては、例えばアクリル樹脂フィルム、スチレン樹脂フィルム、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂フィルム、ポリカーボネート樹脂フィルム、ABS樹脂フィルム、塩化ビニル樹脂フィルム、ポリオレフィン樹脂フィルム、ポリエステル樹脂フィルム、ポリアセタール樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)樹脂フィルムなどのフッ素樹脂フィルム、ナイロン樹脂フィルムなどが挙げられ、熱可塑性樹脂連続シート(S)の貼合面(Sa)と熱融着により貼合し得るものが適宜選択されて用いられる。連続フィルムの厚みは通常50μm以上1000μm以下程度であり、その幅は連続シート(S)と同程度である。かかる連続フィルム(F)は通常、貼合ロール(6)により原反ロール(F1)から巻き出されたのち、貼合ロール(6)間に導入されて連続シート(S)と共に挟み込まれ、熱融着により貼合される。
熱可塑性樹脂連続フィルム(F)は、弾性体粒子を含有していてもよい。弾性体粒子を含有する連続フィルム(F)は、可撓性に優れていて、取扱いが比較的容易である。弾性体粒子としては、例えばアクリル酸エステル共重合体ゴム粒子、ポリブタジエンゴム粒子、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子、ブタジエン−アクリル酸エステル共重合体ゴム粒子などが挙げられる。また、熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、着色剤、可塑剤、帯電防止剤などの添加剤を含んでいてもよい。熱可塑性樹脂連続フィルム(F)は単層フィルムであってもよいし、2種以上のフィルムが積層された多層フィルムであってもよい。
かかる熱可塑性樹脂連続フィルム(F)の貼合面(Fa)は、無処理であってもよいし、連続シートと熱融着し易いように表面処理が施されて用いられてもよい。非貼合面(Fb)は無処理であってもよいが、例えば表面処理層が設けられていてもよい。表面処理層としては、例えばハードコート層が挙げられる。ハードコート層を設けることで、十分な表面高度の連続貼合シート(A)を得ることができる。ハードコート層の上に、さらに反射防止層が設けられていてもよい。表面処理層の厚みは通常、0.1μm〜50μm程度である。
本発明の製造装置(1)は、連続フィルム(F)の貼合面(Fa)のガラス転移温度(Tgf)が、連続シート(S)の貼合面(Sa)のガラス転移温度(Tgs)よりも30℃低い温度(Tgs−30℃)以上、さらには連続シートの貼合面(Sa)のガラス転移温度(Tgs)よりも20℃低い温度(Tgs−20℃)以上、40℃高い温度(Tgs+40℃)以下である場合に、好ましく用いられ、例えば連続シート(S)がアクリル樹脂連続シートである場合や、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂である場合には、連続フィルム(F)がアクリル樹脂フィルム、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂フィルム、スチレン樹脂フィルム、ABS樹脂フィルム、フッ素樹脂フィルム、ナイロン樹脂フィルムなどであるときに、好ましく用いられる。
熱可塑性樹脂連続シート(S)は、加熱装置(5)による加熱後、直ちに熱可塑性樹脂連続フィルム(F)と貼合されることが好ましく、貼合面(Sa)の温度が、連続フィルムの貼合面(Fa)のガラス転移温度(Tgf)よりも通常5℃高い温度(Tgf+5℃)以上、通常は連続シートの貼合面(Sa)のガラス転移温度(Tgs)よりも50℃高い温度(Tgs+50℃)以下の状態で、貼合ロール(5)により連続フィルム(F)と貼合する。連続シート(S)は、加熱後も平坦に保持したままで貼合ロール(6)で連続フィルム(F)と貼合することが好ましい。
熱可塑性樹脂連続フィルム(F)として表面処理層が形成されたものを用いる場合、大きく屈曲させると表面処理層に割れが生じ易いため、90°以下の導入角度(α)で貼合ロール(6)間に導入されることが好ましい。ここで、導入角度(α)とは、熱可塑性樹脂連続シート(S)に対する熱可塑性樹脂連続フィルム(F)の角度であり、0°を超え180°未満の値である。90°未満の導入角度(α)で連続フィルム(F)を導入しようとすると、原反ロール(F1)から巻き出された連続フィルム(F)が圧延ロール(3)、保持機構(4)、加熱装置(5)などと干渉する場合もあるが、この場合には、加熱装置(5)として高さの低いものを適宜選択して用いたり、保持機構(4)として径の小さいガイドロールを用いると共に加熱装置(5)を連続シート(S)に接近させて配置したり、圧延ロール(3)と貼合ロール(6)との間の距離を大きく設定すればよい。本発明の製造装置(1)は、圧延ロール(3)で圧延された後の連続シート(S)を加熱してから貼合ロール(6)で貼合するので、圧延ロール(3)と貼合ロール(6)との間の距離を大きく設定することができる。
本発明の製造装置(1)によれば、加熱溶融された熱可塑性樹脂(P)をシート状に押出し、圧延して熱可塑性樹脂連続シート(S)とした後、この連続シート(S)を平坦に保持しながら、その貼合面(Sa)を加熱し、熱可塑性樹脂連続フィルム(F)と貼合するので、反りを生ずることなく、熱可塑性樹脂連続貼合シート(A)を製造することができる。得られた連続貼合シート(A)は、例えば所定の長さに切断されて、熱可塑性樹脂枚葉貼合シート(A')とされる。
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はかかる実施例によって限定されるものではない。
実施例1
図1に示すように、40mm押出機(7)を用いてアクリル樹脂〔ガラス転移温度100℃〕を加熱溶融しながら混練し、265℃でTダイ(2)から押出し、第一圧延ロール〔ステンレス鋼製、直径200mm〕(31)と第二圧延ロール〔ステンレス鋼製、直径200mm〕(32)との間に挟み込んだのち、第二圧延ロール(32)に巻き掛け、次いでこの第二圧延ロール(32)と第三圧延ロール〔ステンレス鋼製、直径200mm〕(33)との間に挟み込んで圧延して、アクリル樹脂連続シート〔厚み2mm、幅200mm〕(S)を連続的に製造した。第三圧延ロール(33)から離れた直後のアクリル樹脂連続シート(S)の表面の温度は両面とも101℃であった。
圧延直後のアクリル樹脂連続シート(S)を一対の貼合ロール(6)〔硬質ゴム製、直径100mm〕で引き取りつつ、複数本のガイドロール(4)上で平坦に保持しながら、その上面だけを上方から電熱ヒーター(5)によって加熱した。加熱後のアクリル樹脂連続シート(S)と共に、加熱面側(上側)にだけ重なるようにアクリル樹脂フィルム〔厚み125μm、貼合面側のガラス転移温度(Tgf)は88℃〕(F)を導入角度(α)60°で貼合ロール(6)間に導入して挟み込み、圧着して、図2(a)に示すようなアクリル樹脂連続シート(S)の片面(上面)だけにアクリル樹脂フィルム(F)が熱融着により貼合されたアクリル樹脂連続貼合シート(A)を得た。なお、貼合ロール(6)に挟み込まれる直前のアクリル樹脂連続シート(S)の貼合面(Sa)の温度は97℃であった。また、アクリル樹脂連続シート(S)は加熱後も平坦のまま貼合ロール(6)間に送った。得られたアクリル樹脂連続貼合シート(A)は反りがなく、アクリル樹脂連続シート(S)とアクリル樹脂連続フィルム(F)とが十分な強度で熱融着により貼合されていた。
実施例2
電熱ヒーター(5)の出力を増して、貼合ロール(5)に挟み込まれる直前のアクリル樹脂連続シート(S)の貼合面(Sa)の温度が106℃となるように加熱した以外は、実施例1と同様に操作して、アクリル樹脂連続貼合シート(A)を得た。このアクリル樹脂連続貼合シートは反りがなく、アクリル樹脂連続シートとアクリル樹脂連続フィルムとが十分な強度で熱融着により貼合されていた。
実施例3
電熱ヒーター(5)の出力を増して、貼合ロール(6)に挟み込まれる直前のアクリル樹脂連続シート(S)の貼合面(Sa)の温度が115℃となるように加熱した以外は、実施例1と同様に操作して、アクリル樹脂連続貼合シート(A)を得た。このアクリル樹脂連続貼合シート(A)は反りがなく、アクリル樹脂連続シート(S)とアクリル樹脂連続フィルム(F)とが十分な強度で熱融着により貼合されていた。
実施例4
アクリル樹脂連続シート(S)の両面に備えた2つの電熱ヒーター(5)によって、アクリル樹脂連続シート(S)の両面をそれぞれ加熱し、両面にそれぞれ実施例1で用いたと同じアクリル樹脂連続フィルム(F)を実施例1と同じ導入角度(α)で導入して重ね合わせ、貼合ロール(6)間に挟み込んで加圧した以外は実施例1と同様に操作して、図2(b)に示すようなアクリル樹脂連続シート(S)の両面に熱可塑性樹脂連続フィルム(F)が熱融着により貼合されたフィルム貼合アクリル樹脂連続シート(A)を得た。
なお、貼合ロール(6)に挟み込まれる直前のアクリル樹脂連続シート(S)の貼合面(Sa)の温度は、一方の面が111℃であり、他方の面が112℃であった。このアクリル樹脂連続貼合シート(A)は反りがなく、アクリル樹脂連続シート(S)の両面にアクリル樹脂連続フィルム(F)が十分な強度で熱融着により貼合されていた。
比較例1
電熱ヒーター(5)による加熱を止め、貼合ロール(6)を加熱する以外は実施例1と同様に操作したところ、アクリル樹脂連続シート(S)とアクリル樹脂連続フィルム(F)とを密着して貼合することができなかった。
比較例2
図3に示すように、圧延後、第三圧延ロール(33)に巻き掛けられた状態のアクリル樹脂連続シート(S)を加熱する加熱装置(5')と、第三圧延ロール(33)上で加熱後のアクリル樹脂連続シート(S)にアクリル樹脂連続フィルム(F)を貼合する貼合ロール(6')とを備えた製造装置(1')を用い、第三圧延ロール(33)上でアクリル樹脂連続シート(S)を加熱したのち、この貼合ロール(6')で貼合面(Sa)が97℃でアクリル樹脂連続フィルム(F)と貼合されるようにした以外は、実施例1と同様に操作することで、アクリル樹脂連続シート(S)とアクリル樹脂連続フィルム(F)とが熱融着により十分な強度で貼合されたアクリル樹脂連続貼合シート(A)が得られるが、この連続貼合シート(A)は反ったものとなり易い。
本発明の熱可塑性樹脂連続貼合シートの製造装置の一例を示す模式図である。 熱可塑性樹脂連続貼合シートの層構成を示す模式図である。 従来の熱可塑性樹脂連続貼合シートの製造装置を示す模式図である。
符号の説明
1:本発明の熱可塑性樹脂連続貼合シートの製造装置
1':従来の熱可塑性樹脂連続貼合シートの製造装置
2:ダイ
3:圧延ロール 31:第一圧延ロール 32:第二圧延ロール
33:第三圧延ロール
4:保持機構(ガイドロール) 5、5':加熱装置 6、6':貼合ロール
7:押出機
P、P1:熱可塑性樹脂
S:熱可塑性樹脂連続シート Sa:貼合面
F:熱可塑性樹脂連続フィルム Fa:貼合面 Fb:非貼合面 F1:原反ロール
A:熱可塑性樹脂連続貼合シート A':熱可塑性樹脂枚葉貼合シート

Claims (4)

  1. 熱可塑性樹脂連続シートに熱可塑性樹脂連続フィルムが熱融着により貼合された熱可塑性樹脂連続貼合シートを製造するための装置であり、加熱溶融された熱可塑性樹脂を連続してシート状に押出すダイと、前記ダイから押出された熱可塑性樹脂を圧延して熱可塑性樹脂連続シートとする圧延ロールと、前記圧延ロールで圧延された後の熱可塑性樹脂連続シートを平坦に保持する保持機構と、前記保持機構によって平坦に保持された熱可塑性樹脂連続シートの貼合面を加熱する加熱装置と、前記加熱装置で加熱された後の熱可塑性樹脂連続シートに熱可塑性樹脂連続フィルムを貼合する貼合ロールとを備えていることを特徴とする熱可塑性樹脂連続貼合シートの製造装置。
  2. 熱可塑性樹脂連続シートに熱可塑性樹脂連続フィルムが熱融着により貼合された熱可塑性樹脂連続貼合シートを製造する方法であり、加熱溶融された熱可塑性樹脂をシート状に押出し、圧延して熱可塑性樹脂連続シートとした後、得られた熱可塑性樹脂連続シートを平坦に保持しながら貼合面を加熱し、熱可塑性樹脂連続フィルムと貼合することを特徴とする前記熱可塑性樹脂連続貼合シートの製造方法。
  3. 熱可塑性樹脂連続フィルムの貼合面(Fa)のガラス転移温度(Tgf)は、熱可塑性樹脂連続シートの貼合面のガラス転移温度(Tgs)よりも30℃低い温度(Tgs−30℃)以上である請求項2に記載の製造方法。
  4. 熱可塑性樹脂連続シートがアクリル樹脂連続シートまたはメタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂連続シートであり、熱可塑性樹脂連続フィルムがアクリル樹脂フィルム、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂フィルム、スチレン樹脂フィルム、ABS樹脂フィルム、フッ素樹脂フィルムまたはナイロン樹脂フィルムである請求項3に記載の製造方法。
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