JP2005349600A - 板厚精度の優れた樹脂板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】押出成形による樹脂板の製造において、板厚精度の優れた樹脂板を簡易な方法でもって製造することのできる方法を提供する。
【解決手段】押出機１０のダイから押し出されて冷却ロール１６と接している熱可塑性樹脂のシート（押出シート）１７に対して、その幅方向ｘの両端部分１７ｅを、冷却ロール１６と接していない面から冷却する。かかる冷却処理は、好ましくは押出シート１７の冷却ロール１６と接していない面の表面温度が当該シート１７を形成する熱可塑性樹脂のガラス転移温度を下回るまでに行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、押出成形によって板厚精度の極めて高い樹脂板を製造する方法に関する。

ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィンといった熱可塑性樹脂からなる樹脂板は、押出成形法によって製造することができる。押出成形法による製造は、まず、押出成形機１０のシリンダ１１内に熱可塑性樹脂を導入し、ヒータ１４の熱で溶融させつつスクリュー１２の推進力で吐出孔１３側に移動させ、ダイ１５から押し出して熱可塑性樹脂をシート状に成形する。次いで、所定の間隔で配置された冷却ロール対（１６ａ，１６ｂ）の間隙に熱可塑性樹脂のシート（押出シート）１７を通過させ、さらに引取ロール（図示せず）で引っ張りつつ放冷することによって、板厚や表面粗さが適宜調整された熱可塑性樹脂の樹脂板を得ることができる（図３参照）。

ところで、押出シート１７には、図４に示すネックインと呼ばれる現象が生じることから、その幅Ｗがダイ１５の開口幅Ｗｄよりも狭くなっており、さらに押出シート１７の両端部に肉厚のエッジビード部１７ｂが生じている。そこで、押出シート１７を市場に供給する際には、エッジビード部１７ｂを切り落として、板厚が均一な残りの部分を取り出している。しかしながら、特に厚みが６ｍｍ程度で、幅が１０００ｍｍを超えるような、厚くかつ大判の樹脂板を成形する場合には、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を生じる問題があった。しかも、近年、このような大判の樹脂板に対して、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。

一方、押出成形による樹脂板の板厚精度を向上させる手段として、押出機やロールの稼動に高度な制御システムを導入することが検討されており、例えば、ダイから押し出された樹脂の厚みを計測し、そのデータに基づいてダイリップ部の開度、吐出時の樹脂温度、バンク量等を制御することが提案されている。
しかしながら、樹脂の厚みを計測する個所と、ダイリップ部の開度、吐出時の樹脂温度、バンク量等を制御する個所とは時間的および距離的に隔たりがあることから、制御ロジックには高度な数学モデルが必要となる。それゆえ、制御システムに多額の投資が必要となり、最終的に製造コストが高くなってしまう。
特開２００２−６７１２４号公報（段落〔０００７〕，図１）

そこで、本発明の目的は、押出成形による樹脂板の製造において、板厚精度の優れた樹脂板を簡易な方法でもって製造することのできる方法を提供することである。

本出願人は、先に、樹脂板の板厚にバラツキが生じるのは押出シートの冷却の程度がその幅方向に均一でないことに起因するのではないかとの着想に基づいて検討を重ねた結果、冷却ロールによる押出シートの冷却時に、押出シートの中央部を冷却ロールと接触していない面から冷却することによって、板厚精度の向上を図ることができるという新たな事実を見出している（特許文献１参照）。

一般に、ダイから吐出された押出シートは、幅方向の両端部やロールとの接触面で冷め易いのに対し、幅方向の中央部、とりわけそのシート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では、押出シートの冷却ロールと接触していない面の表面温度が、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。それゆえ、押出シートの両端部やロールとの接触面では樹脂が比較的早期に固化するのに対し、中央部（特にその内部）は樹脂が固化するのに時間がかかることとなる。その結果、押出シートの中央部は両端部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がシートの厚み方向において顕著に現れることになる。

そこで、特許文献１では、押出シートの中央部を冷却ロールと接触していない面から冷却しており、その結果、押出シートの中央部における過度の熱収縮を防止し、樹脂板に板厚の小さい部分が生じるのを防止して、全体の板厚精度を向上させている。
しかしながら、本発明者らによる検討の結果、押出シートの中央部ではなく、その両端部を冷却ローラと接していない面から冷却したときには、意外にも、押出シートの中央部を冷却する場合に比べて、より一層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。

すなわち、上記目的を達成するための本発明に係る樹脂板の製造方法は、押出成形機のダイから押し出されて冷却ロールと接している熱可塑性樹脂のシートに対して、その幅方向の両端部分を、冷却ロールと接していない面から冷却することを特徴とする。なお、本発明において、押出シートの「幅方向」とは、冷却ロールの軸方向と平行な方向であって、押出シートの進行方向と直交する方向である。

本発明に係る樹脂板の製造方法によれば、成形時に板厚が大きくなる両端部分（エッジビード部とその近傍）の厚みを薄くすることができ、その結果、樹脂板に板厚の大きい部分が生じるのを防止して、樹脂板全体の板厚精度を向上させることができる。特に、押出成形法によって製造された樹脂板は、前述のように、両端のエッジビード部を切り落として製品化されるところ、本発明の方法によれば、両端部（すなわちエッジビード部やその近傍）の板厚を小さくすることができ、その結果、樹脂板のより一層広い範囲でその板厚精度を良好なものとすることができる。

本発明に係る樹脂板の製造方法において、押出成形機のダイから押し出されて冷却ロールと接している熱可塑性樹脂のシート（押出シート）の両端部分を冷却する処理は、当該シートの冷却ロールと接していない面の表面温度が当該シートを形成する熱可塑性樹脂のガラス転移温度を下回るまでに行うのが好ましい。両端部を冷却する前の押出シートの表面温度がガラス転移温度を下回ると、当該冷却処理の実行によって押出シート内での歪みの発生を抑制するという本発明の作用・効果が十分に得られなくなるおそれが生じる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係る樹脂板の製造方法は、前述のように、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のシート（押出シート）に対して、当該シートの冷却ロールと接していない面における幅方向の両端部を冷却することを特徴としている。

押出シート１７の幅方向における「両端部」１７ｅとは、前述のように、冷却ロール１６の軸方向と平行な方向であって、押出シート１７の進行方向ｙと直交する方向での両端部をいう（図２参照）。この両端部１７ｅは、エッジビード部１７ｂを含む押出シート１７の両端１７ｅから中心部１７ｃ側へと略左右対称に広がる領域であって、両端部１７ｅの幅Ｗｅは、押出シート１７の全幅Ｗに対して１〜２０％程度となるように、好ましくは１０〜１５％程度となるように設定される。両端部の幅Ｗｅの割合が上記範囲を下回って、冷却される領域が狭くなりすぎたり、逆に両端部の幅Ｗｅの割合が上記範囲を超えて、冷却される領域が広くなりすぎたりすると、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。

本発明において、押出シートに対する冷却処理の程度は特に限定されるものではないが、上記冷却処理を施した結果、押出シート両端部１７ｅの冷却ロールと接していない面の表面温度が、冷却処理を施す前に比べて１０〜２０℃程度低くなるように調整するのが好ましい。
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。かかる冷却機器の送風口は、押出シートの両端部の幅に応じて設計すればよい。

スポットクーラー１８等の冷却装置は、例えば図１に示すように、押出シート１７の、冷却ロール１６と接していない面に向けて送風されるように配置される。この場合において、冷却装置からの送風を受ける箇所での、押出シートの表面温度（冷却ロールと接していない面）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。冷風を受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。

本発明の方法を適用することのできる樹脂としては、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。さらに、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）系樹脂などの、従来公知の種々の熱可塑性樹脂が挙げられる。

次に、実施例および比較例を挙げて本発明を説明する。
＜樹脂板の製造＞
（実施例１）
ポリメチルメタクリレート〔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。押出成形の条件は、押出機１０のシリンダ１１内での樹脂温度を２８０℃とした（図３参照）。

次いで、Ｔダイ１５から吐出された押出シート１７を、３本の冷却ロール１６ａ，１６ｂ，１６ｃ（ロール温度９０℃）で冷却しつつ、その板厚の調整と鏡面付け（平滑面）とを行った。
また、押出機のＴダイ１５から吐出された押出シート１７を冷却ロール１６にて冷却、鏡面付けを行うのに際し、第２のロール１６ｂに巻きついている押出シート１７の表面に対して、その両端部１７ｅをスポットクーラー１８により冷却した。冷却は、スポットクーラー１８から２０℃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１７の冷却範囲（両端部１７ｅ）は、押出シートの全幅Ｗに対してそれぞれ約１０％であって、当該冷却範囲は押出シート１７の幅方向ｘに左右対象となるように設定した（図２参照）。

（比較例１）
押出シート１７の冷却を行わなかった以外は、実施例１と同様にして、押出シートの成形を行った。
（比較例２）
押出シート１７の冷却を、両端部１７ｅではなく、シート１７の中央部１７ｃで行った以外は、実施例１と同様にして、押出シートの成形を行った。

＜押出シートの板厚＞
上記実施例１、比較例１および２において得られた押出シートの板厚（ｍｍ）を測定して、その平均値、最大値、最小値、および最大値と最小値の幅を算出した。以上の結果を表１に示す。

表１より明らかなように、押出シートの両端部を冷却した実施例１では、冷却を行わなかった比較例１や、シートの中央部を冷却した比較例２に比べて、板厚のバラツキが抑制され、板厚精度が高くなっていることが分かった。
本発明は、以上の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲において、種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明に係る樹脂板の製造工程の一例を示す模式図である。 押出シートの冷却部位を示す説明図である。 従来の押出成形による樹脂板の製造工程の一例を示す模式図である。 ネックイン現象についての説明図である。

符号の説明

１０ 押出機
１５ ダイ（Ｔダイ）
１６（１６ａ〜１６ｃ） 冷却ロール
１７ 押出シート
１７ｅ 両端部
ｘ 押出シートの幅方向

Claims (2)

1. 押出成形機のダイから押し出されて冷却ロールと接している熱可塑性樹脂のシートに対して、その幅方向の両端部分を、冷却ロールと接していない面から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. 上記シートの両端部分を冷却する処理を、当該シートの冷却ロールと接していない面の表面温度が当該シートを形成する熱可塑性樹脂のガラス転移温度を下回るまでに行う請求項１記載の板厚精度に優れた樹脂板の製造方法。

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