JP2007230096A - 熱可塑性樹脂製シート、その製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】透明性に優れた熱可塑性樹脂製シートおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】Ｔダイ１から下方へ押し出された溶融状態の熱可塑性樹脂シート状物Ｓを、Ｔダイ１の下方に配置された上部水槽２のスリット２ａに冷却水Ｗと共に通過させて冷却し、上部水槽２の下方に配置された一対の挟圧ロール３、４の間に通過させ、一対の挟圧ロール３、４の下方に配置された下部水槽５内の冷却水Ｗ中に通すことにより、固化させる工程を備え、上部水槽２のスリット２ａは、上部水槽２の底壁から下方へ相互に接近する方向に対称的に傾斜する一対のスリット壁２ｂ、２ｂを有してなり、底壁２ｃと各スリット壁２ｂ、２ｂとの間のコーナー部が丸みを有し、スリット２ａを通過する冷却水Ｗは、上部水槽２の底面から垂直方向に２２〜６５ｍｍ落下した冷却水吹き付け位置で樹脂シート状物Ｓに接触することを特徴とする熱可塑性樹脂製シートの製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は熱可塑性樹脂製シート、その製造装置および製造方法に関し、特に透明性に優れた熱可塑性樹脂製シートの製造方法に関する。

従来、透明性が良好な熱可塑性樹脂製シートとしては、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等の非結晶性樹脂を原材料として広く使用されてきたが、これらの樹脂材料からなるシートは、その樹脂材料製造時、一次および二次加工時、廃棄時にモノマー、ダイマー、オリゴマー等の有害物質の発生が懸念され、また焼却時には有害ガスが発生するという問題があることから、ポリオレフィン、中でも機械的強度、耐熱性、耐薬品性に優れ、透明性の良好なポリプロピレンへの代替要求が多くなっている。

ポリプロピレンシートの製造方法としては、Ｔダイより押し出された溶融樹脂のシート状物（以下、溶融樹脂膜と称することがある）を冷却水に接触させるか、冷却水槽に導入するダイレクト冷却水接触法（例えば、特許文献１参照）、または冷却されたロールに接触させるチルロール法、あるいは冷却ベルトに接触させるベルト法などが知られている。

特開平４−３１０２５号公報

前記チルロール法は、シート厚みが例えば０．２ｍｍ以上と厚くなると、溶融樹脂シート状物の表裏で冷却効率が異なるため、製造されたシートの外観、物性が異なったものになり易いため、主として薄いシートの製造に用いられている。
また、前記ベルト法では、冷却効率が低いことから透明性に優れたシートを得るには限界がある。

また、最も冷却効率の高いダイレクト冷却水接触法は、Ｔダイから下方へ押し出された溶融状態の熱可塑性樹脂シート状物を、前記Ｔダイの下方の上部水槽の底壁に形成された先細状のスリットに冷却水と共に通過させ、前記上部水槽の下方の一対の挟圧ロールの間に通過させ、前記一対の挟圧ロールの下方の下部水槽内の冷却水中に通すことにより、均一な厚みに固化させたシートを製造する方法であるが、以下のような問題がある。
従来のダイレクト冷却水接触法では図３に示すように、上部水槽２２に供給された冷却水Ｗは層流水状態とされ、冷却水Ｗは層流水状態を維持したままスリット２２ａ内へ流入して樹脂シート状物Ｓに接触する。つまり、図３において、矢印Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ上部水槽２２内の上層、中層および下層の各層流水を示し、上層の層流水Ａの平滑な（波の無い）水面が樹脂シート状物Ｓの両面に接触する。その結果、冷却水Ｗにおける樹脂シート状物Ｓの両面に沿って薄く帯同する表面付着水膜が生じ、その帯同する表面付着水膜は樹脂シート状物Ｓの熱が伝導して冷却水本来の温度よりも水温が上昇する結果、樹脂シート状物Ｓの冷却効果が低下し、良好な透明性の樹脂製シートが得られ難い。
前記特許文献１では、このようなダイレクト冷却水接触法の問題については検討されていない。

本発明者は、前記問題を解消するために鋭意検討した結果、乱流水状態の冷却水を溶融状態の樹脂シート状物に吹き付けて急冷することにより、意外にも透明性に優れた樹脂製シートを製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。

かくして、本発明によれば、Ｔダイから下方へ押し出された溶融状態の熱可塑性樹脂シート状物を、前記Ｔダイの下方に配置された上部水槽のスリットに冷却水と共に通過させて冷却し、前記上部水槽の下方に配置された一対の挟圧ロールの間に通過させ、前記一対の挟圧ロールの下方に配置された下部水槽内の冷却水中に通すことにより、固化させる工程を備え、前記上部水槽のスリットは、上部水槽の底壁から下方へ相互に接近する方向に対称的に傾斜する一対のスリット壁を有してなり、底壁と各スリット壁との間のコーナー部が丸みを有し、前記スリットを通過する冷却水は、前記上部水槽の底面から垂直方向に２２〜６５ｍｍ落下した冷却水吹き付け位置で前記樹脂シート状物に接触する熱可塑性樹脂製シートの製造方法が提供される。
また、本発明の別の観点によれば、前記熱可塑性樹脂製シートの製造方法に用いられる熱可塑性樹脂製シートの製造装置であって、前記上部水槽のスリットは、前記底壁から下方へ相互に接近する方向に対称的に傾斜する一対のスリット壁にて構成され、底壁との垂直線に対する前記一対のスリット壁の内面傾斜角度が３〜７度であり、底壁と各スリット壁との間のコーナー部が曲率半径３〜８ｍｍの丸みを有し、前記上部水槽の底面からスリット壁の最下端部までの垂直方向のスリット長さが２２〜６５ｍｍである熱可塑性樹脂製シートの製造装置が提供される。
また、本発明のさらに別の観点によれば、前記の熱可塑性樹脂製シートの製造方法にて製造され、前記総曇価が４．５％以下、内部曇価が３．５％以下および透過白色度が２．５０以下である熱可塑性樹脂製シートが提供される。

本発明の熱可塑性樹脂製シートの製造装置および製造方法によれば、透明性（曇価（ヘイズ）および透過白色度）に優れた熱可塑性樹脂製シートを容易に製造することができる。また、使用するシート製造装置は特別なものでなくとも既存の装置を流用することができるため、設備コストがかからず低コストにて熱可塑性樹脂製シートを製造することができる。
また、本発明の熱可塑性樹脂製シートは、透明性に優れるため、透明性が重視される製品、例えば文具、化粧品ケース、電気部品ケース、食品容器等に好適に用いることができる。

本発明の熱可塑性樹脂製シートの製造方法は、Ｔダイから下方へ押し出された溶融状態の熱可塑性樹脂シート状物を、前記Ｔダイの下方に配置された上部水槽のスリットに冷却水と共に通過させて冷却し、前記上部水槽の下方に配置された一対の挟圧ロールの間に通過させ、前記一対の挟圧ロールの下方に配置された下部水槽内の冷却水中に通すことにより、固化させる工程を備え、前記上部水槽のスリットは、上部水槽の底壁から下方へ相互に接近する方向に対称的に傾斜する一対のスリット壁を有してなり、底壁と各スリット壁との間のコーナー部が丸みを有し、前記スリットを通過する冷却水は、前記上部水槽の底面から垂直方向に２２〜６５ｍｍ落下した冷却水吹き付け位置で前記樹脂シート状物に接触することを特徴とする。

本発明の熱可塑性樹脂製シートの製造方法は、図１および図２に示す熱可塑性樹脂製シートの製造装置によって製造される。この製造装置は、図示しない押出機と、押出機に取り付けられたＴダイ１と、Ｔダイ１の下方に設けられ、底壁２ｃにスリット２ａを有する上部水槽２と、スリット２ａの真下に配置された一対の挟圧ロール（ニップロール）３、４と、挟圧ロール３、４の下部を水没させるための下部水槽５とを備える。スリット２ａは、上部水槽２の底壁２ｃの中央部に配置されており、底壁２ｃから下方へ相互に接近する方向に対称的に傾斜する一対のスリット壁２ｂ、２ｂと、底壁２ｃから垂直に延びてスリット壁２ｂ、２ｂと連設された図示しない一対の垂直壁によって構成されている。なお、図１において、符合７はガイドロール、８、９は一対の絞りロールである。
この装置によれば、上部水槽２のスリット２ａの両側端部には図示しない冷却水供給源から所定水量の冷却水Ｗが供給され、スリット２ａに流入する。なお、上部水槽２に供給された冷却水Ｗがスリット２ａに部分的に偏った水量で流入しないように（均一に流入するように）、底面２ｃに整流体を設けて冷却水Ｗが底面２ｃ上を層流水状態で流れるようにしてもよい。冷却水Ｗは所定の流速でスリット２ａを流れて挟圧ロール３、４上に落ち込み、挟圧ロール３、４の上部の断面扇形凹所１０から溢れ出て下部水槽５内に溜まる。また、下部水槽５内の冷却水Ｗの水面を一定高さに制御するよう、下部水槽５からは所定水量の冷却水Ｗが外部に排出される。なお、排出した水を所定温度まで冷却した後に上部水槽２内へ還流するようにしてもよい。

このような装置を用いる本発明の熱可塑性樹脂製シートの製造方法では、まず、Ｔダイ１から溶融状態の樹脂シート状物Ｓを真下に押し出し、透明性が良好な樹脂製シートを得るために、上部水槽２の前記スリット２ａに樹脂シート状物Ｓを通して急冷する。ここで、本発明において、透明性とは、曇価（ヘイズ）および透過白色度の両方を意味する。

この冷却水Ｗによる急冷作用を説明すると、まず、上部水槽２内の所定冷却温度の冷却水Ｗは、スリット２ａに流入し、上部水槽２の底面２ｃから前記冷却水吹き付け位置Ｐまでの距離Ｈ：２２〜６５ｍｍ（好ましくは２７〜６０ｍｍ）まで落下することにより乱流水状態となる。つまり、冷却水Ｗはスリット２ａの入り口付近では未だ樹脂シート状物Ｓと接触していない。そして、この乱流水状態の冷却水Ｗが冷却水吹き付け位置Ｐから下で樹脂シート状物Ｓの両面に接触しながら落下するため、樹脂シート状物Ｓの両面には（従来技術のような）帯同する表面付着水膜が形成されることなく常に所定冷却温度の冷却水Ｗが接触して効率よく冷却することができる。これにより、樹脂シート状物Ｓは両面側から冷却結晶化し、挟圧ロール３、４に至る前にほぼ全体的に固化する。ここで、乱流水とは、冷却水の流れが時間的にも空間的にも不規則に変動する流れであって、規則的で乱れがほとんどない層流水とは相反する流れおよびそのように流れる水を意味する。
なお、前記距離Ｈが２２ｍｍより短いと、十分な乱流水状態が得られないうちに冷却水Ｗが樹脂シート状物Ｓと接触するため冷却効果が不十分であり、樹脂製シートの透明性が低下する傾向にある。一方、前記距離Ｈが６５ｍｍより長いと、落下する冷却水Ｗの表面に流れムラによる縦方向の筋が生じ、樹脂製シートに波うちが発生する傾向にある。

透明性に優れた熱可塑性樹脂製シートを得るためには、溶融状態の樹脂シート状物の１次冷却における冷却効果を高めることが最も重要である。本発明では、溶融状態の樹脂シート状物Ｓを本来の冷却水温の冷却水Ｗに接触させることで冷却・結晶化するため、球晶サイズが小さくなり、かつ球晶と球晶間のミクロクレイズも小さくなって透明性が良好な樹脂製シートが得られる。
その後、冷却水ｗにて急冷された樹脂シート状物Ｓは、一対の挟圧ロール３、４にて引き取られ、この際に２次冷却、シート厚みの均一化および平滑化が図られ、さらに下部水槽５内の冷却水Ｗ中のガイドロール７を経由して絞りロール８、９で冷却水が絞られ図外へ引き取られる。なお、下部水槽５内の冷却水Ｗは、樹脂シート状物Ｓおよび樹脂シート状物Ｓによって温められた上部水槽２からの冷却水Ｗが流入して水温が上昇するが、冷却水Ｗが入れ替わるかまたは循環しており、循環する場合は所定温度（例えば１０℃程度）に冷却した上で上部水槽２へ還流する。

ここで、本発明において、樹脂シート状物Ｓとは、樹脂が内部まで完全に固化する前の状態のシート状物を意味し、主としてＴダイ１から挟圧ロール３、４までの部分のシート状物を意味する。また、樹脂製シートとは、全体的に完全に固化した状態の樹脂製シートを意味し、主として挟圧ロール３、４を通過した後の樹脂製シートを意味している。
以下、本発明のさらに好ましい形態について図１および図２を参照しながら説明する。

本発明において、透明性およびフラット性が良好な樹脂製シートを製造する上で、前記スリット壁２ｂ、２ｂの傾斜状の両内面１２ｂ、１２ｂが上部水槽２の底面２ｃと直交する垂直線に対して３〜７度の傾斜角度θで傾斜することが、両内面１２ｂ、１２ｂに沿ってスムーズに冷却水Ｗをスリット２ａ内へ流入させることができて好ましい。このスリット内面の傾斜角度θが３度よりも小さいと、上部水槽２の底面２ｃを横方向（水平方向）に流れる冷却水Ｗがスリット２ａへ落ち込む際にスムーズに縦方向の流れに変わり難くなり、スリット内面１２ｂ、１２ｂと底面２ｃとの間のコーナーで冷却水Ｗの飛沫が発生し、この飛沫が樹脂シート状物Ｓに直接接触することで樹脂製シートに冷却ムラによる冷却斑点が発生する傾向にある。一方、スリット内面の傾斜角度θが７度よりも大きいと、スリット２ａに落ち込む冷却水Ｗに流速ムラが生じると考えられ、樹脂製シートに波うちが発生する傾向にある。

具体的に、スリット構成部の各寸法を例示すると、上部水槽２の底面２ｃと直交する方向のスリット長さＬは、２２ｍｍ以上であればよい。これは、上述の冷却水吹き付け位置Ｐまでの距離Ｈ（２２〜６５ｍｍ）を最も短い距離２２ｍｍに設定し、冷却水吹き付け位置Ｐをスリット２ａ（スリット壁２ｂ）の最下端部で行なう場合、スリット長さＬは２２ｍｍ必要なためである。なお、スリット長さの上限は特に限定されないが、上述の冷却水吹き付け位置Ｐまでの距離Ｈ（２２〜６５ｍｍ）を最も長い距離６５ｍｍに設定し、冷却水吹き付け位置Ｐをスリット壁２ｂの最下端部で行なう場合、スリット長さＬは６５ｍｍ必要であるため、できるだけ短い方が上部水槽２の縦方向の省スペース化を図ることができる観点から６５ｍｍ程度までが適当である。
また、スリット２ａの開口幅（シート厚み方向）は、製造する樹脂製シートの厚み、スリット２ａに供給する冷却水Ｗの流量等によって異なるが、入り口の開口幅は例えば５〜２０ｍｍ、出口の開口幅は例えば５〜１５ｍｍに設定することができる。スリット２ａの入り口および出口の開口部の長さ（シート幅方向）は、樹脂シート状物Ｓの幅よりも１００ｍｍ程度長ければよい。

また、スリット壁２ｂ、２ｂの両内面１２ｂ、１２ｂと上部水槽２の底面２ｃとの間のコーナー部には、上述のように丸みＲを有することが好ましい。これは、スリット内面１２ｂを傾斜させる理由と同様に、コーナー部の丸みＲによって上部水槽２の底面２ｃを横方向（水平方向）に流れる冷却水Ｗをスリット２ａへスムーズに流入させるためである。コーナー部が角張っている場合、水量がある程度多くなると冷却水がスリット内面１２ｂ、１２ｂに沿わず、スリット２ａの入り口付近で水しぶきが発生し、水しぶきが樹脂シート状物Ｓに当って冷却ムラとなり、固化後の樹脂製シートに冷却斑点が生じる。この場合、コーナー部の丸みＲは、曲率半径３〜８ｍｍが好ましく、５ｍｍがさらに好ましい。なお、水量にもよるが、曲率半径が３ｍｍより小さいと、水しぶきが発生し易い傾向にある。一方、曲率半径８ｍｍより大きいと、コーナー部の機械加工面積が増加するため、コーナー部の丸みの加工精度がバラツキ易くなって冷却水の流れ変動（流動ムラ）が大きくなり、冷却ムラを生じ易くなること、上部水槽２の底面２ｃ側に緩やか過ぎる丸みをつけると層流水のまま冷却水が樹脂シート状物に接触し易くなること、あるいは加工精度を上げようとすれば加工費が嵩むことになる。

また、上部水槽２の材質としては、防錆に優れるステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金等が好ましく、特にスリット壁２ｂは高温（例えば２１０℃以上）の樹脂シート状物Ｓと接触する可能性があるため、耐熱性の点でも上記材質が好ましい。

本発明において、溶融状態の樹脂シート状物Ｓを急冷するための上部水槽２に供給される冷却水Ｗの温度は、年間を通して１０℃以下が好ましく、５℃以下が特に好ましい。１０℃を越えると、総曇価４．５％以下、内部曇価３．５％以下および透過白色度２．５０以下の透明性に優れた熱可塑性樹脂製シートが得られ難くなる。

本発明において、上部水槽２のスリット２ａを流れる冷却水Ｗの流速は、スリット２ａを通過する樹脂シート状物Ｓの通過速度（引取り速度）よりも速いことが、挟圧ロール３、４に達する前の樹脂シート状物Ｓを急冷して結晶化を促進させ、樹脂製シートの透明性をより向上させる上で好ましい。つまり、冷却水Ｗは樹脂シート状物Ｓに接することにより温度が上昇するため、スリット２ａを通過する樹脂シート状物Ｓを急冷するためにはより低温の冷却水Ｗを樹脂シート状物Ｓの両面に接触させることが必要であり、そのために樹脂シート状物Ｓの引取り速度よりも速い流速の冷却水Ｗを樹脂シート状物Ｓの両面に吹き付けることが好ましく、例えば樹脂シート状物Ｓの引取り速度が１０ｍ／分であればそれより速い流速で冷却水Ｗをスリット２ａに通過させる。なお、スリット２ａを流れる冷却水Ｗの流速は、上部水槽２に供給する冷却水Ｗの流量およびスリット２ａの開口部の断面積によってほぼ制御することができる。

本発明において、前記挟圧ロール３、４は、その下部が下部水槽５内の冷却水Ｗへ水没していることが好ましい。挟圧ロール３、４が完全に水没した場合は、下部水槽５内の冷却水Ｗの水面に上方から落下する冷却水Ｗが衝突するので水面全体が波打ち、水面の波動が樹脂シート状物Ｓに伝わるため、樹脂製シートのフラット性に大きく悪影響を及ぼすと考えられる。一方、挟圧ロール３、４が完全に下部水槽５内の冷却水Ｗの水面より上にある場合は、挟圧ロールの凹部における軸方向の溢流が大になり、挟圧ロール３、４の回転によって下部水槽５の冷却水Ｗが凹所１０へ持ち込まれなくなることでバランスが崩れて樹脂シート状物の振動が大きくなり、かつ樹脂シート状物への冷却効果が不足して、樹脂製シートの透明性にも悪影響を及ぼすと考えられる。

本発明において、一対の挟圧ロール３、４の直径は相互に等しければ特に限定されず、例えば当該分野で通常用いられている直径の挟圧ロールを用いることができるが、樹脂製シートのフラット性を向上させる観点から直径は９０〜１００ｍｍが好ましく、９５ｍｍ程度がさらに好ましい。また、挟圧ロール３、４の軸方向長さは製造する樹脂製シートの幅よりも長く、例えば２００ｍｍ程度長ければよい。
また、一対の挟圧ロール３、４は、両方が金属製（メタル・メタルロール）であってもよく、あるいは一方は金属製で他方は表面がゴムや弾性樹脂といった弾性部材にて被覆されたもの（ゴムライニング・メタルロール）であってもよく、製造する樹脂製シートの厚みに応じて適宜選択すればよい。

本発明において、樹脂製シートの厚みは特に限定されないが、０．１〜１ｍｍ程度が好ましく、より良好な透明性が得られるように０．１５〜０．５ｍｍの厚みとなるように樹脂製シートを製造することが好ましい。厚さ０．１〜０．５ｍｍの樹脂製シートを製造する場合は、厚みばらつきを抑制するためにゴムライニング・メタルロールを用いることが好ましく、さらに、この場合のニップ圧力は線厚で２．０〜５．０ｋｇ／ｃｍが好ましく、２．５〜３．５ｋｇ／ｃｍがさらに好ましい。なお、ニップ圧が線圧で２．０ｋｇ／ｃｍより小さいとシートの進行方向の厚みばらつきを抑制し難くなり、一方５．０ｋｇ／ｃｍよりも大きくなるとロール軸にかかる荷重が大きくなり、全体的に機械装置が大型化、高価格化するという不具合を生じ易くなる。

本発明において、上部水槽２のスリット壁２ｂの下端から挟圧ロール３、４の高さ位置までの間隔は、スリット２ａから挟圧ロール３、４の凹所１０にスムーズに冷却水Ｗが流れ込んで水面が大きく変動するのをできるだけ抑える程度が好ましく、例えば１０〜５０ｍｍ、好ましくは２０〜３０ｍｍである。なお、前記間隔が５０ｍｍより大きいと、スリット２ａから出た冷却水Ｗがシート厚み方向に拡散し易くなって樹脂シート状物Ｓへの冷却作用が低下すること、スリット２ａから出た冷却水Ｗの落下速度が速くなって凹所１０の滞留水へ激しく衝突すると共に、冷却水Ｗが滞留水の水面に全面的に散乱して乱流水状態を増大させ、樹脂シート状物Ｓが振動し易くなるといった不具合が考えられる。一方、前記間隔が１０ｍｍより小さいと、冷却水Ｗがスリット２ａから凹所１０へスムーズに流れ込み難くなり、スリット２ａ内に冷却水Ｗが滞留し、樹脂シート状物Ｓの冷却不足による透明性の低下に繋がるおそれがある。

本発明において、樹脂製シートの樹脂材料である熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ナイロン−６、ナイロン−６，６などのポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等が挙げられる。これらの中でも、メルトフローレート（以下、ＭＦＲと称する）が１〜１０である熱可塑性樹脂が好ましく、成形性、加工性、物性等を考えるとＭＦＲが２〜５の熱可塑性樹脂が好ましい。なお、ＭＦＲが１未満であると熱可塑性樹脂の溶融粘度が大きくなり、製品の生産性が低下する。一方、ＭＦＲが１０を超えると樹脂製シートの物性の低下や、製造時にＴダイから下方に押し出される溶融状態の樹脂シート状物が自重で落下し均一な厚みの樹脂製シートが製造し難くなる。

本発明において、上述の各種熱可塑性樹脂の中でも、廃棄時の有害物質の発生が少なく、機械的強度、耐熱性、耐薬品性に優れ、フラット性および透明性が良好なポリオレフィン系樹脂が好ましく、特にポリプロピレン系樹脂が好ましい。本発明に用いられるポリプロピレン系樹脂としては、チーグラ／ナッタ触媒、担持型触媒、メタロセン触媒等で製造される結晶性、立体規則性の異なるプロピレンホモポリマー、およびプロピレン以外のα−オレフィン成分を１０モル％以下含有するプロピレン−α−オレフィンランダムコポリマーに適用可能である。前記プロピレン以外のα−オレフィンは炭素数２〜１０程度のプロピレンと重合可能なものを任意に使用することができ、例えばエチレン、１−ブテン、３−メチルブテン、１−ヘキセン、４−メチルペンテン−１、１−オクテン等が挙げられる。
熱可塑性樹脂には必要に応じて酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、抗菌剤、結晶核剤等の添加剤を添加してもよい。

本発明では、冷却水を乱流水状態で溶融状態の樹脂シート状物に接触させて急冷することから、固化させた熱可塑性樹脂製シートの表裏両面に細かい波目模様が生じる場合があり、この場合には樹脂製シートの表面にて光が乱反射して外部曇価が大きくなる。よって、本発明は、固化した熱可塑性樹脂製シートの両面を平坦化する工程をさらに含むものであってもよい。このような表面平坦化技術としては、ダブルスチールベルトによりシートをサンドイッチする方法（例えば、特開昭６１−２４２７９９号公報参照）、あるいは面圧をかけるダブルスチールベルトによる方法（例えば、特開昭６２−２１２１１１号公報参照）といったベルト法が公知であり、シート表面を平滑化することにより外部ヘイズを小さくすることができる。
以下、本発明を実施例および比較例にてさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
図１のシート製造装置を用いて下記のようにしてポリプロピレン製シートを製造した。
出光ポリプロＥ３０４ＧＰ（ＭＦＲ＝３．０）を用い、樹脂温度２５０℃でＴダイシート製造装置（押出機：９０ｍｍφ、ダイ幅：１２００ｍｍ、ダイリップ：１ｍｍ）によりスクリュー回転数６０ｒｐｍで溶融状態の樹脂シート状物Ｓを押し出し、上部水槽２のスリット２ａに通し、樹脂シート状物Ｓの両面に乱流水状態の水温７℃の冷却水Ｗを引取り速度よりも速い流速で吹き付けて急冷し、樹脂シート状物Ｓを直径１００ｍｍの一対の挟圧ロール３、４にて挟圧して引き取って、厚さ０．３ｍｍのポリプロピレン製シートを製造した。
このとき、上部水槽２のスリット長さＬを４０ｍｍ、スリット内面１２ｂ、１２ｂの傾斜角度θを５度、スリット内面１２ｂ、１２ｂの上端のコーナー部の丸みＲを曲率半径３ｍｍ、上部水槽２の底面２ｃから冷却水吹き付け位置Ｐまでの距離Ｈをスリット最下端部である約４０ｍｍ、樹脂シート状物Ｓの引取り速度を８ｍ／分にそれぞれ設定した。
なお、ＭＦＲの測定方法はＪＩＳ Ｋ ７２１０（温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）に準拠した。

（実施例２）
冷却水吹き付け位置Ｐまでの距離Ｈを約２７ｍｍ（スリット長さに対して最下端部から約１／３の高さ位置）としたこと以外は実施例１と同様にして厚さ０．３ｍｍのポリプロピレン製シートを製造した。
（比較例１）
冷却水吹き付け位置Ｐまでの距離Ｈを約２０ｍｍ（スリット長さに対して最下端部から約１／２の高さ位置）としたこと以外は実施例１と同様にして厚さ０．３ｍｍのポリプロピレン製シートを製造した。
（比較例２）
図１のシート製造装置を用いて層流水の冷却水Ｗ（図３参照）を樹脂シート状物Ｓに接触させて冷却したこと以外は実施例１と同様にして厚さ０．３ｍｍのポリプロピレン製シートを製造した。

実施例１、２および比較例１および２のポリプロピレン製シートの透明性を示す曇価および透過白色度を以下の方法で評価し、その結果を表１に示した。
＜総曇価＞
ポリプロピレン製シートを３０ｍｍ×３０ｍｍの大きさにカットしたシート試料をＪＩＳ Ｋ ７１０５に準拠して測定した。
＜内部曇価＞
ポリプロピレン製シートを３０ｍｍ×３０ｍｍの大きさにカットしたシート試料を作製し、そのシート試料の表面粗度による光線の乱反射に起因する曇価の増大を除去するために、厚さ１ｍｍの平滑なガラス板を２枚用意し、各ガラス板の片面に流動パラフィンを塗布し、２枚のガラス板の塗布面同士を密着させ、ＪＩＳ Ｋ ７１０５に準拠して曇価を測定し、この値をｈ₁とした。
次いで、前記２枚のガラス板を引き剥がし、この２枚のガラス板にて流動パラフィンをシート試料の両面に密着させて挟み込み、このとき、シート試料の両面が流動パラフィンで十分に濡れない場合は流動パラフィンを適量滴下して十分に濡らし、ＪＩＳ Ｋ ７１０５に準拠して曇価を測定し、この値をｈ₂とした。そして、ｈ₂−ｈ₁の値を内部曇価として求めた。
＜外部曇価＞
外部曇価は総曇価および内部曇価を測定した後、下記の式により求める。
外部曇価＝総曇価−内部曇価

＜透過白色度＞
シートの透明性はヘイズ値（曇価）で評価するが、ヘイズ値は同じ場合でも、例えばシートを透過して黒色の紙を見た場合シートの白っぽさが異なって見える場合が多く、透明感を前面に打ち出す化粧品ケースや文具ケースの場合、この白っぽさが少ないものが好まれる。
透明シートの透過白色度は、複数人による官能検査が市場評価と近いことから、まず目視判定を行い、その後、この評価と一致する機器測定として、国際照明委員会（ＣＩＥ）が定めたＸＹＺ表色系に対応する「日立カラーアナライザー」によりＸ値、Ｙ値およびＺ値を測定し、これらＸ値、Ｙ値およびＺ値をＢｅｒｇｅｒの式（１）に代入して、透過白色度Ｗを算出した。
Ｗ＝０．３３Ｙ＋１．０６０Ｚ−１．２７７Ｘ ・・・（１）
ここで、Ｘは赤の色光量（明度無し）、Ｙは緑の色光量（明度有り）、Ｚは青の色光量（明度無し）を表している。
Ｗの値が小さいほど透過乳白感は無くなる。

表１から、スリット長さが一定の場合において、冷却水吹き付け位置Ｐまでの距離Ｈが２２〜６５ｍｍの範囲内である実施例１、２は比較例１、２よりも曇価および透過白色度が小さく、透明性に優れていることがわかる。この結果から、透明性は、冷却水吹き付け位置がスリット内のどの位置であるかに関係なく、冷却水吹き付け位置Ｐまでの距離Ｈに依存していると言える。また、比較例２のように、押出機のスクリュー回転数、冷却水の水温、樹脂シート状物の引取り速度等の条件を実施例１、２と同じにしても、層流水の冷却水では溶融状態の樹脂シート状物の両面が帯同水膜にて覆われてしまい本来の冷却水温にて急冷することができず、透明性（特に曇価）が著しく低下することがわかった。

（実施例３）
スリット長さＬを３０ｍｍとし、冷却水吹き付け位置Ｐをスリット最下端部の位置としたこと以外は実施例１と同様にして厚さ０．３ｍｍのポリプロピレン製シートを製造した。
（実施例４）
スリット長さＬを６０ｍｍとし、冷却水吹き付け位置Ｐをスリット最下端部の位置としたこと以外は実施例１と同様にして厚さ０．３ｍｍのポリプロピレン製シートを製造した。
（比較例３）
スリット長さＬを２０ｍｍとし、冷却水吹き付け位置Ｐをスリット最下端部の位置としたこと以外は実施例１と同様にして厚さ０．３ｍｍのポリプロピレン製シートを製造した。
（比較例４）
スリット長さＬを８０ｍｍとし、冷却水吹き付け位置Ｐをスリット最下端部の位置としたこと以外は実施例１と同様にして厚さ０．３ｍｍのポリプロピレン製シートを製造した。

実施例３、４および比較例３、４のポリプロピレン製シートの透明性を上述の方法で評価し、その結果を表２に示した。なお、参照のため前記実施例１の結果も表２に示した。

表２から、スリット長さが異なる場合において、冷却水吹き付け位置Ｐまでの距離Ｈが２２〜６５ｍｍの範囲内である実施例３、４は比較例３、４に比べて透明性に優れていることがわかる。この結果から、透明性は、スリット長さに関係なく、冷却水吹き付け位置Ｐまでの距離Ｈに依存していると言える。なお、比較例３のシートは曇価が極端に悪く、これは冷却水が十分に乱流水状態となっていない時点で樹脂シート状物と接触したため冷却不足が原因であると考えられ、さらに外部曇価が２．２％（＝６．５−４．３）と高く、これは溶融状態の樹脂シート状物の両面が帯同水に覆われてしまい、シート外表面の結晶化が速くなることが原因であると考えられる。また、比較例４のシートは表面に波打ちが発生し、これは冷却水の流れムラによるものと考えられる。

（実施例５）
スリット内面の傾斜角度θを３度としたこと以外は実施例１と同様にして厚さ０．３ｍｍのポリプロピレン製シートを製造した。
（実施例６）
スリット内面の傾斜角度θを７度としたこと以外は実施例１と同様にして厚さ０．３ｍｍのポリプロピレン製シートを製造した。
（比較例５）
スリット内面の傾斜角度θを０度としたこと以外は実施例１と同様にして厚さ０．３ｍｍのポリプロピレン製シートを製造した。
（比較例６）
スリット内面の傾斜角度θを１０度としたこと以外は実施例１と同様にして厚さ０．３ｍｍのポリプロピレン製シートを製造した。

実施例５、６および比較例５、６のポリプロピレン製シートの透明性を上述の方法で評価し、その結果を表３に示した。

表３の結果から、スリット内面の傾斜角度が異なる場合において、実施例５、６は比較例５、６に比べてやや透明性に優れていることがわかる。この結果から、特に比較例５のように傾斜角度が０度であると、冷却水がスリットに流入する際の飛沫によりシートに冷却斑点が生じ、透明性は実施例よりもやや劣る程度であっても品質的に致命的な欠陥を生じてしまうと言える。また、比較例６ではスリット内面が傾斜しており、透明性も実施例よりやや劣る程度であるが、シート表面に細かい波目模様が生じている。この場合、比較例６の熱可塑性樹脂製シートの両面を上述の表面平坦技術化を用いて平坦化することにより透明性（外部曇価）を改善することができる。

（実施例７および比較例７〜９）
スクリュー回転数、冷却水の水温および引取り速度のいずれかを以下の表４のように変更したこと以外は実施例７および比較例７〜９と同様にして厚さ０．３ｍｍのポリプロピレン製シートを製造した。

表４から、比較例７および８のように冷却水の水温が１０℃を越える１５℃以上であると、著しく透明性が低下することがわかった。また、比較例９のように冷却水温が実施例７と同じ１０℃であっても、押出機のスクリュー回転数が６０ｒｐｍを越える７０ｒｐｍとなり、それに伴って引取り速度が８ｍ／分を越える９．２ｍ／分となると、透明性は低下した。この原因は、押出機の同一長さのシリンダー内で樹脂は熱加工されており、スクリュー回転が速くなると樹脂の受ける熱履歴が時間的に短くなり、溶融状態の樹脂シート状物の温度が低くなることが主として影響していると考えられ、さらには引取り速度が速くなって冷却水の流速との差が小さくなることも影響していると思われる。

本発明によれば、実施例１〜７に示すように、総曇価が４．５％以下、内部曇価が３．５％以下および透過白色度が２．５０以下である透明性に優れ、かつ冷却斑点のない熱可塑性樹脂製シートが得られる。

本発明は、フラット性および透明性が重視される製品、例えば文具、化粧品ケース、電気部品ケース、食品容器等に用いられる熱可塑性樹脂製シートおよびその製造方法に適用できる。

本発明の熱可塑性樹脂製シートの製造方法およびそれに用いられるシート成形装置の一実施形態を示す概略図である。 図１におけるスリット付近を示す説明図である。 従来のシート成形装置による熱可塑性樹脂製シートの製造において、溶融状態の樹脂シート状物を冷却水にて冷却する状態を示す説明図である。

符号の説明

１ Ｔダイ
２ 上部水槽
２ａ スリット
２ｂ スリット壁
２ｃ 底面
３、４挟圧ロール
５ 下部水槽
７ ガイドロール
８、９絞りロール
１０ 凹所
１２ｂ 内面
Ｈ 距離
Ｌ スリット長さ
Ｐ 冷却水吹き付け位置
Ｒ コーナー部の丸み
Ｓ 樹脂シート状物
Ｗ 冷却水
θ スリット内面の傾斜角度

Claims (11)

1. Ｔダイから下方へ押し出された溶融状態の熱可塑性樹脂シート状物を、前記Ｔダイの下方に配置された上部水槽のスリットに冷却水と共に通過させて冷却し、前記上部水槽の下方に配置された一対の挟圧ロールの間に通過させ、前記一対の挟圧ロールの下方に配置された下部水槽内の冷却水中に通すことにより、固化させる工程を備え、
   前記上部水槽のスリットは、上部水槽の底壁から下方へ相互に接近する方向に対称的に傾斜する一対のスリット壁を有してなり、底壁と各スリット壁との間のコーナー部が丸みを有し、
   前記スリットを通過する冷却水は、前記上部水槽の底面から垂直方向に２２〜６５ｍｍ落下した冷却水吹き付け位置で前記樹脂シート状物に接触することを特徴とする熱可塑性樹脂製シートの製造方法。
2. 前記スリット壁は、底壁との垂直線に対するスリット内面の傾斜角度が３〜７度である請求項１に記載の熱可塑性樹脂製シートの製造方法。
3. 前記コーナー部の丸みが曲率半径３〜８ｍｍである請求項１または２に記載の熱可塑性樹脂製シートの製造方法。
4. 前記スリットを通過する冷却水の温度が１０℃以下である請求項１〜３のいずれか１つに記載の熱可塑性樹脂製シートの製造方法。
5. 前記スリットを流れる冷却水の流速が、スリットを通過するシート状物の通過速度よりも速い請求項１〜４のいずれか１つに記載の熱可塑性樹脂製シートの製造方法。
6. 固化したシート状物は厚みが０．１〜１ｍｍである請求項１〜５のいずれか１つに記載の熱可塑性樹脂製シートの製造方法。
7. 熱可塑性樹脂はメルトフローレートが１〜１０である請求項１〜６のいずれか１つに記載の熱可塑性樹脂製シートの製造方法。
8. 熱可塑性樹脂がポリプロピレン系樹脂である請求項１〜７のいずれか１つに記載の熱可塑性樹脂製シートの製造方法。
9. 固化させた熱可塑性樹脂製シートの両面を平坦化する工程をさらに含む請求項１〜８のいずれか１つに記載の熱可塑性樹脂製シートの製造方法。
10. 前記請求項１に記載の熱可塑性樹脂製シートの製造方法に用いられる熱可塑性樹脂製シートの製造装置であって、
    前記上部水槽のスリットは、前記底壁から下方へ相互に接近する方向に対称的に傾斜する一対のスリット壁にて構成され、底壁との垂直線に対する前記一対のスリット壁の内面傾斜角度が３〜７度であり、底壁と各スリット壁との間のコーナー部が曲率半径３〜８ｍｍの丸みを有し、前記上部水槽の底面からスリット壁の最下端部までの垂直方向のスリット長さが２２〜６５ｍｍであることを特徴とする熱可塑性樹脂製シートの製造装置。
11. 前記請求項１〜９のいずれか１つに記載の熱可塑性樹脂製シートの製造方法にて製造され、前記総曇価が４．５％以下、内部曇価が３．５％以下および透過白色度が２．５０以下である熱可塑性樹脂製シート。

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