JP2007237699A - 引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、蛇行することなく引抜成形延伸して、引張強度、引張弾性率及び耐熱性の優れた延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを製造する方法を提供する。
【解決手段】 加熱槽において、非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、加熱手段により加熱すると共に駆動ロールで引張り、一対の引抜ロール間を引抜く引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法であって、加熱手段が熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの送り方向に対し左右対称に少なくとも２個設けられていると共に一対の引抜ロールと駆動ロールの間にシート位置検知装置が設置されており、シート位置検知装置でシートの位置を検知し、検知データを制御装置に送り、そのデータに従って加熱手段からの熱供給量を制御することにより、引抜延伸された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの蛇行を制御する引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法に関し、より詳細には、引抜かれた引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの蛇行が小さく、容易に引抜延伸することができる引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法に関する。

従来より、引抜成形により、平滑な表面を持つ、透明で、強度と弾性率の高い結晶性高分子シートを製造する方法が検討されており、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール樹脂、ナイロン等の結晶性高分子原反シートを、そのシートに１０ＭＰａの荷重をかけて１０℃／分の昇温速度で昇温した時の変形開始温度以上で示差走査熱量測定融解曲線の立ち上がり温度を超えない温度に加熱した一対のローラーを通じて、少なくとも延伸比２．５倍以上に引き抜くことを特徴とする結晶性高分子シートの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭６０−１５１２０号公報

しかしながら、上記結晶性高分子シートの製造方法でポリエステル系樹脂を延伸するには、ポリエステル系樹脂は低温では硬すぎて延伸に必要な柔軟性が不足し、高温では配向の緩和が支配的になるので、強度及び弾性率の優れた延伸シートを得るには、ポリエステル系樹脂のガラス転移温度−２０℃〜ガラス転移温度＋２０℃の温度範囲で引抜成形する必要があるが、ポリエステル系樹脂はガラス転移温度以上に加熱されると弾性率が急激に低下する。

そのため、ポリエステル系樹脂シートの温度差により、温度の高い部分は弾性率が低くなって、延伸され易くなり、温度の低い部分は弾性率が高くなって、延伸されにくくなり、引抜成形された引抜延伸ポリエステル系樹脂シートは、ポリエステル系樹脂シートの幅方向に延伸倍率がばらつき、蛇行が発生してしまい、均一に引抜成形することはできなかった。

蛇行を防止する方法としては、例えば、延伸フイルムを案内する複数のガイドロールを設け、前記ガイドロールを回転駆動するロール回転駆動装置を設けるとともに、各ガイドロールの回転速度をそれぞれ調整可能な速度調整手段を設けた延伸フイルム製造設備（例えば、特許文献２参照。）、溶剤を含有する芳香族ポリアミドからなる重合体シートを縦軸方向に延伸する際、まず大気中で延伸し、次いで液浴中で延伸することを特徴とする芳香族ポリアミドフイルムの製造方法（例えば、特許文献３参照。）等が提案されている。
特開２００３−７１９１７号公報 特開平１１−４８３３４号公報

しかしながら、引抜延伸はポリエステル系樹脂シートの一端部を把握し駆動ロールで引張って一対の引抜ロール間を引抜くのであるから、上記の方法はポリエステル系樹脂シートの引抜延伸には適用することはできなかった。

本発明の目的は、上記欠点に鑑み、ポリエステル系樹脂シートを均一に加熱し、蛇行することなく引抜成形延伸して、引張強度、引張弾性率及び耐熱性の優れた延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを製造する方法を提供することにある。

本発明の引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法は、加熱槽において、非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、加熱手段により加熱すると共に駆動ロールで引張り、一対の引抜ロール間を引抜く引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法であって、加熱手段が熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの送り方向に対し左右対称に少なくとも２個設けられていると共に一対の引抜ロールと駆動ロールの間にシート位置検知装置が設置されており、シート位置検知装置でシートの位置を検知し、検知データを制御装置に送り、そのデータに従って加熱手段からの熱供給量を制御することにより、引抜延伸された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの蛇行を制御することを特徴とする。

本発明で使用される熱可塑性ポリエステル系樹脂としては、例えば、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、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリグリコール酸、ポリ（Ｌ−乳酸）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート／ヒドロキシバリレート）、ポリ（ε−カプロラクトン）、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリブチレンサクシネート／乳酸、ポリブチレンサクシネート／カーボネート、ポリブチレンサクシネート／テレフタレート、ポリブチレンアジペート／テレフタレート、ポリテトラメチレナジペート／テレフタレート、ポリブチレンサクシネート／アジペート／テレフタレート等が挙げられ、耐熱性の優れたポリエチレンテレフタレートが好ましい。

熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚みは特に限定されないが、０．５〜５ｍｍが好ましい。０．５ｍｍ未満では、引抜延伸後のシート厚みが薄くなりすぎ、取扱いに際しての強度が十分な大きさとならないことがあり、５ｍｍを超えると延伸が困難となることがある。

本発明においては、加熱手段は、上記非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、加熱槽において、予め同じ温度の熱風で上記シート加熱しておいて、引抜ロールの直前で所定の位置のみを加熱してシート温度を微調整してもよいが、非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートに、その上方及び/ 又は下方から熱風供給装置により熱風を吹付けて加熱すると共に駆動ロールで引張り、一対の引抜ロール間を引抜くことにより引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを製造するのが好ましい。

加熱された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートに温度分布があると、温度の高い部分は弾性率が低くなって、延伸され易くなり、温度の低い部分は弾性率が高くなって、延伸されにくくなるので、引抜成形された引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートは、ポリエステル系樹脂シートの幅方向に延伸倍率がばらつき、蛇行が発生してしまい、均一に引抜成形することができなくなる。従って、加熱された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの温度分布はなるべく小さいほうが好ましく、熱可塑性ポリエステル系樹脂シート全面の温度差が１℃以内、好ましくは０．５℃以内になるのが好ましい。

そのために、本発明においては、加熱槽内に熱風供給装置が熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの送り方向に対し左右対称に少なくとも２個設置されている。又、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートに、その上方から又は下方から熱風供給装置により熱風を吹付けて加熱すればよいが、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートをより均一に加熱するためには熱可塑性ポリエステル系樹脂シートに、その上方から及び下方から熱風供給装置により熱風を吹付けて加熱するのが好ましく、４個以上の熱風供給装置を設置して加熱するのが好ましい。又、熱風供給装置を熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの送り方向に対し左右対称及び上下対称に設置して加熱するのが好ましい。

熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの加熱温度は、特に限定されるものではないが、低温であると延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートが白化したり、硬すぎて引抜くことができず、高温になると配向緩和により強度が低下するので、熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度以上に加熱されるのが好ましく、又、ガラス転移温度＋２０℃以下の温度が好ましい。

本発明においては、上記加熱された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを駆動ロールで引張り、一対の引抜ロール間を通して引き抜いて引抜延伸する。引抜く際のロール温度は、特に限定されないが、低温であると延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートが硬すぎて切断して引抜くことができず、高温になると熱可塑性ポリエステル系樹脂シートが柔らかくなりシートを引き抜く張力によりシートが切断されるので、加熱された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを冷却しながら引抜くのが好ましく、該延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度未満、ガラス転移温度−２０℃が好ましく、より好ましくは熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度未満、熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度−１０℃以上の温度範囲である。

又、非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを引抜く際に、ロールは必ずしも回転する必要はないが、特に熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚みが厚い場合には、せん断発熱によるロールの蓄熱に起因するシートの温度上昇が生じやすいため、引抜方向に回転させるのが好ましい。

ロールの回転速度が遅いと、ロールと熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの接触時間が長くなり、摩擦熱が発生し、ロール温度が上昇して、加熱された熱可塑性ポリエステル系樹脂を冷却する効果が低下し、所定の引抜延伸温度を超えてしまい、逆にロールの回転速度が早くなると、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの表面の熱可塑性ポリエステル系樹脂のみが流動し、均一に引抜延伸できなくなり、得られた引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの弾性率が低下する。

従って、ロールの回転速度は熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを同一条件の引抜速度でロールが回転していない状態で引き抜いた際の延伸前シートの送り速度と実質的に同一又はそれ以下の速度が好ましい。

又、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さが厚い（１．５ｍｍ以上）場合は、ロールとシートとのせん断による発熱が大きくなるため、ロールの回転速度は上記送り速度の５０〜１００％が好ましい。また、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さが薄い場合は、ロールによる冷却効果が大きいのでロールの回転速度は遅くてもよい。

又、一対の引抜ロールと駆動ロールの間にシート位置検知装置が設置されており、シート位置検知装置でシートの位置を検知し、検知データを制御装置に送り、そのデータに従って熱風供給装置の熱風噴出し量又は噴出し温度を制御することにより、引抜延伸された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの蛇行を制御する。

即ち、シート位置検知装置でシートの位置を検知した際に、シートが寄ってきた側は、引抜延伸前の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの温度が高くなっており、弾性率が低くなって、延伸され易くなっているので、寄ってきた側の熱風供給装置からの熱供給量を減少する。逆に、シートが離れた側は、引抜延伸前の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの温度が低くなっており、弾性率が高くなって、延伸されにくくなっているので、離れていった側の熱風供給装置の熱供給量を増加する。
熱供給量の制御は、温度調節された加熱ロールを用いて行ってもよいが、熱風噴出し量又は噴出し温度を制御するのが好ましい。

上記引抜延伸の延伸倍率は、特に限定されるものではないが、延伸倍率が低いと、引張強度、引張弾性率に優れたシートが得られず、高くなると延伸時にシートの破断が生じやすくなるので、２〜９倍が好ましく、さらに好ましくは４〜８倍である。

本発明の引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法で製造された引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートは、引張強度、引張弾性率、耐熱性が優れており、これらの性能を要求される建材等に好適に使用される。

本発明の引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法の構成は上述の通りであり、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを均一に加熱し蛇行することなく引抜延伸することができるので、引張強度、引張弾性率、耐熱性の優れた引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートが効率よく得られる。

次に本発明の実施例を図面を参照して説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

図１は、本発明の引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法の一例を示す側面模式図であり、図２はその平面模式図である。

図中１は熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０の供給ロール、２は加熱槽、３は加熱槽２入口付近に設置されたブレーキロール、４は加熱槽２入口付近に設置された引抜ロール、５は引抜ロール４の後方に設置された駆動ロールである。加熱槽２内には、熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０の上方に４個の熱風供給装置６、６１、６２、６３が設置され、熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０の下方に４個の熱風供給装置６４、６５、６６、６７が設置されている。

熱風供給装置６と６１及び熱風供給装置６２と６３は熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０の送り方向に平行に配置されており、且つ熱風供給装置６と６２及び熱風供給装置６１と６３は熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０の送り方向に対し左右対称に配置されている。

又、熱風供給装置６４と６５及び熱風供給装置６６と６７は熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０の送り方向に平行に配置されており、且つ熱風供給装置６４と６６及び熱風供給装置６５と６７は熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０の送り方向に対し左右対称に配置されている。

更に、熱風供給装置６は６４の、熱風供給装置６１は６５の、熱風供給装置６２は６６の、そして熱風供給装置６３は６７の垂直上方に設置されている。

又、熱風供給装置６、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７はそれぞれ異なる加熱装置７、７・・・に接続されており、加熱装置７、７・・・で加熱された空気を熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０表面に吹付け可能になされている。

引抜ロール４の後方には、熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０が引抜延伸された引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１１の両側端部の位置が測定できるように、引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１１の両側にシート位置検知装置８、８が設置されている。

又、図中９は制御装置であり、制御装置９はシート位置検知装置８、８及び加熱装置７、７・・・と電気的に接続されており、シート位置検知装置８、８で検知したシートの位置の検知データを制御装置９に送り、そのデータに従って熱風供給装置６、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７の熱風噴出し量又は噴出し温度を制御可能になされている。

従って、供給ロール１に巻回されている熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０を駆動ロール５により引張ることにより、熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０はブレーキロール３を経由して加熱槽２に供給され、熱風供給装置６、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７から吹付けられる熱風により加熱される。加熱された熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０は駆動ロール５により更に引張られ一対の引抜ロール４の間を引抜かれて延伸され、引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１１が得られる。

この際に、一対の引抜ロール４と駆動ロール５の間にシート位置検知装置８が設置されており、シート位置検知装置８でシートの位置を検知し、検知データを制御装置９に送り、そのデータに従って熱風供給装置６、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７の熱風噴出し量又は噴出し温度を制御することにより、引抜延伸された引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１１の蛇行を制御する。

即ち、シート位置検知装置８でシートの位置を検知した際に、シートが寄ってきた側は、引抜延伸前の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの温度が高くなっており、弾性率が低くなって、延伸され易くなっているので、寄ってきた側の熱風供給装置の熱風噴出し量を減少する又は噴出し温度を低下する。逆に、シートが離れた側は、引抜延伸前の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの温度が低くなっており、弾性率が高くなって、延伸されにくくなっているので、離れていった側の熱風供給装置の熱風噴出し量を増加する又は噴出し温度を上昇する。このように制御することにより、熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０の温度分布は均一になり、引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１１の蛇行が抑制され、蛇行することなく引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１１が得られる。

（実施例１）
厚さ３ｍｍ、幅２００ｍｍのポリエチレンテレフタレートシート（帝人化成社製、商品名「Ａ−ＰＥＴシートＦＲ」、結晶化度４％、ガラス転移温度７２℃）１０を上記引抜延伸装置に供給し、加熱槽２に７５℃の熱風を３０ｍ³ ／ｍｉｎの速度で供給し、７０℃に加熱された一対の引抜ロール４（ロール間隔０．３ｍｍ）間を駆動ロール５の速度を２ｍ／ｍｉｎの速度に設定して引抜延伸した。 又、シート位置検知装置８でシートの位置を検知し、その検知データを制御装置９に送り、そのデータに従って熱風供給装置６、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７の熱風噴出し量を制御した。

３０分間引抜延伸を行ったが、蛇行の幅は２０ｍｍ以内で安定していた。又、引抜ロール８直前の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの幅方向の表面温度を測定したところ７５±０．５℃の範囲に入っていた。

得られた引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの線膨張係数をＪＩＳ Ｋ ７１９７に準拠して測定したところ、−０．４×１０^-5／℃であり、引張弾性率をＪＩＳ Ｋ ７１１３の引張試験方法に準拠して測定したところ１０．０ＧＰａであった。

（比較例１）
図３及び４に示した従来の引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造装置を使用し熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを引抜延伸した。図３は従来の引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造装置の一例を示す側面模式図であり、図４は図３の平面模式図である。

図中１’は熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０’の供給ロール、２’は加熱槽、３’は加熱槽２’入口付近に設置されたブレーキロール、４’は加熱槽２’入口付近に設置された引抜ロール、５’は引抜ロール４’の後方に設置された駆動ロールである。加熱槽２’内には、熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０’の上方に１個の熱風供給装置６’が設置され、熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０’の下方にも熱風供給装置６’の直下に１個の熱風供給装置６”が設置されている。

又、熱風供給装置６’及び６”はそれぞれ異なる加熱装置７’及び７”に接続されており、加熱装置７’及び７”で加熱された空気を熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１０’表面に吹付け可能になされている。

厚さ１ｍｍ、幅２００ｍｍのポリエチレンテレフタレートシート（帝人化成社製、商品名「Ａ−ＰＥＴシートＦＲ」、結晶化度４％、ガラス転移温度７２℃）１０’を上記引抜延伸装置に供給し、加熱槽２’に７５℃の熱風を３０ｍ³ ／ｍｉｎの速度で供給し、７０℃に加熱された一対の引抜ロール４’（ロール間隔０．２ｍｍ）間を駆動ロール５’の速度を２ｍ／ｍｉｎの速度に設定して引抜延伸した。

３０分間引抜延伸を行ったが、蛇行の幅は１２０ｍｍ以内であり、引抜延伸は困難であった。又、引抜ロール８’直前の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの幅方向の表面温度を測定したところ７５±２．０℃の範囲に入っていた。

得られた引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シート１１’の線膨張係数をＪＩＳ Ｋ ７１９７に準拠して測定したところ、−０．８×１０^-5／℃であり、引張弾性率をＪＩＳ Ｋ ７１１３の引張試験方法に準拠して測定したところ１０．５ＧＰａであった。

本発明の引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法の一例を示す側面模式図である。 図１の平面模式図である。 従来の引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造装置の一例を示す側面模式図である。 図３の平面模式図である。

符号の説明

１ 熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの供給ロール
２ 加熱槽
３ ブレーキロール
４ 引抜ロール
５ 駆動ロール
６ 熱風供給装置
７ 加熱装置
８ シート位置検知装置
９ 制御装置
１０ 熱可塑性ポリエステル系樹脂シート
１１ 引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シート

Claims (6)

1. 加熱槽において、非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、加熱手段により加熱すると共に駆動ロールで引張り、一対の引抜ロール間を引抜く引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法であって、加熱手段が熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの送り方向に対し左右対称に少なくとも２個設けられていると共に一対の引抜ロールと駆動ロールの間にシート位置検知装置が設置されており、シート位置検知装置でシートの位置を検知し、検知データを制御装置に送り、そのデータに従って加熱手段からの熱供給量を制御することにより、引抜延伸された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの蛇行を制御することを特徴とする引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
2. 加熱手段が、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの上方及び／又は下方から熱風供給装置により熱風を吹付けてるものであり、加熱手段からの熱供給量の制御を、熱風供給装置の熱風噴出し量又は噴出し温度を制御することにより行うことを特徴とする請求項１記載の引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
3. 非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度以上の温度に加熱することを特徴とする請求項１又は２記載の引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
4. 一対の引抜ロールの温度が、熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度未満、ガラス転移温度−２０℃以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
5. 上記シートを、同一条件の引抜速度でロールが回転していない状態で引き抜いた際の送り速度と実質的に同一速度以下の速度で該ロールを引抜方向に回転させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
6. 延伸倍率が２〜９倍であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。

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