JP2008250015A - 偏肉樹脂シートの製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏肉樹脂シートを押出成形法により製造する際に、製造される偏肉樹脂シートに反りが発生しないようにでき、仮に成形冷却工程で反りが発生したとしても徐冷工程で矯正することができる。
【解決手段】溶融した樹脂をダイ４４からシート状に押し出す押出工程１２と、押し出した樹脂シートＡを型ローラ４６とニップローラ４８とでニップして偏肉成形しながら冷却して固化する成形冷却工程１４と、型ローラ４６から剥離した樹脂シートＡを徐冷する徐冷工程１６と、を備え、樹脂シート幅方向のシート厚みに偏りのある偏肉樹脂シートを製造する方法において、徐冷工程１６の少なくとも前半部には、樹脂シートＡに該樹脂シートＡの搬送を阻害しないように外力を加えて、該樹脂シートＡを本来の反りのない偏肉形状に保持しながら徐冷する工程を有するようにした。
【選択図】 図８

Description

本発明は偏肉樹脂シートの製造方法及び装置に係り、特に、液晶表示装置のバックライトの導光板や、装飾・表示・照明用ディスプレイ等の各種大型ディスプレイ用途の導光板として使用される偏肉樹脂シートの製造方法に関する。

液晶表示装置のバックライトや、装飾用・照明用等のディスプレイ装置等には、光源からの光を導いて面発光する導光板が使用されている。例えば、液晶表示装置には、液晶パネル（ＬＣＤ）の裏面側から導光板を介して光を照射し、液晶パネルを照明するバックライトが設けられている（例えば非特許文献１）。

携帯電話等の小型液晶パネルやノートパソコンの液晶パネルのように比較的小画面の液晶パネルで使用される導光板は、溶融樹脂を射出成形する射出成形法により製造されることが多い。しかし、大画面液晶テレビのような例えば２０インチ以上の液晶パネルの導光板は、成形設備、成形技術の関係から射出成形法で製造されることはなく、溶融樹脂を押出成形する押出成形法により製造されている。

また、一般的に、ノートパソコン等の比較的小画面な液晶パネルには、図１３（Ａ）に示すように一端側が厚肉で他端側が薄肉な楔形状の導光板が使用され、大画面液晶テレビのような大画面な液晶パネルには、図１３（Ｂ）に示すように中央部が厚肉で両端が薄肉な蒲鉾形状の導光板が使用される。

かかる偏肉樹脂シートの製造は、通常、ダイから押し出した樹脂シートを偏肉成形しながら冷却して固化した後、徐冷することにより製造されている。しかし、押出成形法により偏肉樹脂シートを製造する過程で、偏肉樹脂シートに反りが発生し、この反りが導光板の光学特性を低下させるという問題がある。特に、大画面液晶パネル用の導光板のようにサイズが大きくなるほど反りが発生し易くなる。

押出成形での反り防止、反りの原因となる残留応力歪みの解消、シート厚精度の制御等に関する技術としては、例えば特許文献２〜５等がある。
液晶バックライト用アクリル材料と成形技術の開発、真鍋健二他、住友化学工業（株）、研究開発論文２００２−II 特開平１１−３２０６５６号公報 特許３７３０２１５号公報 特開２００２−１２０２７３号公報 特公平６−３７０６５号公報

しかしながら、特許文献２〜５の押出成形による樹脂シートは平板状のものであり、偏肉樹脂シートを対象としたものではなく、これらの先行技術では偏肉樹脂シートの反りを解決することができない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、偏肉樹脂シートを押出成形法により製造する際に、製造される偏肉樹脂シートに反りが発生しないようにでき、仮に成形冷却工程で反りが発生したとしても徐冷工程で矯正することができる偏肉樹脂シートの製造方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１は前記目的を達成するために、溶融した樹脂をダイからシート状に押し出す押出工程と、押し出した樹脂シートを型ローラとニップローラとでニップして偏肉成形しながら冷却して固化する成形冷却工程と、前記型ローラから剥離した樹脂シートを徐冷する徐冷工程と、を備え、前記樹脂シート幅方向のシート厚みに偏りのある偏肉樹脂シートを製造する方法において、前記徐冷工程の少なくとも前半部には、前記樹脂シートに該樹脂シートの搬送を阻害しないように外力を加えて、該樹脂シートを本来の反りのない偏肉形状に保持しながら徐冷する工程を有することを特徴とする偏肉樹脂シートの製造方法を提供する。

本発明の請求項１によれば、徐冷工程では、前記樹脂シートに該樹脂シートの搬送を阻害しないように外力を加えて、該樹脂シートを本来の反りのない偏肉形状に保持しながら徐冷するようにした。

これにより、徐冷工程で樹脂シートの内部に反りを発生させるような内部応力（内力）が発生しても、樹脂シートは外力により本来の反りのない偏肉形状に保持されているので、反りを発生しないまま徐冷され、次第に内部応力も緩和される。また、彼に、成形冷却工程で樹脂シートに反りが発生した場合には、徐冷工程における外力により反りを強制的に矯正した状態で徐冷されるので、次第に反りの原因となっていた内部応力も緩和される。

従って、偏肉樹脂シートを押出成形法により製造する際に、製造される偏肉樹脂シートに反りが発生しないようにでき、仮に成形冷却工程で反りが発生したとしても徐冷工程で矯正することができる。

請求項２は請求項１において、前記徐冷工程の入口における前記樹脂シートの表面温度は該樹脂のガラス転移温度Ｔｇ℃以下Ｔｇ−３０℃以上であり、前記外力を付与しなくなる時点での前記樹脂シートの表面温度はＴｇ-２０℃以下Ｔｇ-８０℃以上であると共に、前記外力は線圧で２００ｋｇｆ／ｃｍ以下１０ｋｇｆ／ｃｍ以上であることを特徴とする。

請求項２は、樹脂シートを本来の反りのない偏肉形状に保持する際の樹脂シートの好ましい温度条件及び外力の好ましい圧力条件を規定したものであり、上記の温度及び圧力に設定することで、樹脂シートの反りを一層効果的に矯正できる。

請求項３は請求項１又は２において、前記樹脂シートの幅方向の徐冷速度を均一化することを特徴とする。

偏肉樹脂シートは樹脂シート幅方向の肉厚に偏りがあるため徐冷速度分布が発生し易く、この徐冷速度分布が反りの原因となる内部応力を発生し易い。従って、樹脂シートの幅方向の徐冷速度を均一化することにより、本発明の効果を一層向上できる。

請求項４は請求項１〜３の何れか１において、前記樹脂シートを表裏面からローラで挟み込むことで前記外力を加えると共に、該樹脂シートの偏肉形状面側に配置されたローラは該偏肉形状面に沿うように構成されていることを特徴とする。

請求項４は、樹脂シートに外力を加える好ましい態様を示したものであり、樹脂シートを表裏面からローラで挟み込むことで前記外力を加えると共に、該樹脂シートの偏肉形状面側に配置されたローラは該偏肉形状面に沿うように構成されているので、外力を加えても樹脂シートの偏肉形状を破損することがない。また、偏肉形状面とローラ面との間に隙間が発生しにくいので、樹脂シートを本来の反りのない偏肉形状に精度良く保持することができる。

請求項５は請求項４において、前記偏肉形状面側に配置されたローラは、前記偏肉形状面と同じローラ面を有する偏肉ローラであることを特徴とする。

請求項５は、偏肉形状面側に配置されるローラの好ましい態様の一例で、偏肉形状面と同じローラ面を有する１本の偏肉ローラで構成したものである。これにより、偏肉形状面に無理な外力が加わらないと共に、樹脂シートを本来の反りのない偏肉形状に精度良く保持することができる。例えば、蒲鉾形状の偏肉樹脂シートの場合には、蒲鉾形状とは対照的なコンケーブ形状のローラを使用する。また、楔形状の偏肉樹脂シートの場合には、該楔形状とは対照的な楔形ローラを使用する。

請求項６は請求項４において、前記偏肉形状面側に配置されたローラは、樹脂シート幅方向に配列された複数の短尺ローラであることを特徴とする。

請求項６は、偏肉形状面側に配置されるローラの好ましい別の態様で、樹脂シート幅方向に配列された複数の短尺ローラを配置したものである。これにより、偏肉形状に沿って複数の短尺ローラを配置することができ、偏肉形状面に無理な外力が加わらないと共に、樹脂シートを本来の反りのない偏肉形状に精度良く保持することができる。

請求項７は請求項４〜６の何れか１において、前記偏肉形状面側に配置されたローラは、弾性ローラであることを特徴とする。

請求項７は、偏肉形状面側に配置されるローラの好ましい更に別の態様で、弾性ローラを用いたものである。これにより、偏肉形状に外力を加えたときに、弾性ローラが塑性変形して偏肉形状面に倣うので、偏肉形状面に無理な外力が加わらないと共に、樹脂シートを本来の反りのない偏肉形状に精度良く保持することができる。尚、請求項５の偏肉形状ローラや請求項６の短尺ローラが弾性ローラであってもよい。

本発明の請求項８は前記目的を達成するために、溶融した樹脂をダイからシート状に押し出す押出手段と、押し出した樹脂シートを型ローラとニップローラとでニップして偏肉成形しながら冷却して固化する成形冷却手段と、前記型ローラから剥離した樹脂シートを徐冷する徐冷手段と、を備え、前記樹脂シート幅方向のシート厚みに偏りのある偏肉樹脂シートを製造する装置において、前記樹脂シートに該樹脂シートの搬送を阻害しない外力を加えながら該樹脂シートを本来の反りのない偏肉形状に保持する形状保持手段と、前記加える外力を調整する外力調整手段と、前記徐冷される樹脂シートの幅方向における冷却速度を均一化する徐冷制御手段と、を備えたことを特徴とする偏肉樹脂シートの製造装置を提供する。

請求項８は、本発明を装置として構成したものであり、形状保持手段と、外力調整手段と、徐冷制御手段と、を備えたので、樹脂シートを本来の反りのない偏肉形状に保持しながら適切な徐冷温度で徐冷することができる。

請求項９は請求項８において、前記形状保持手段は、前記樹脂シートの偏肉形状面側に配置され、該偏肉形状面に沿うように構成された第１のローラと、前記樹脂シートの平坦面側に配置された真っ直ぐな第２のローラと、から成ることを特徴とする。

これにより、偏肉形状面に無理な外力が加わらないと共に、樹脂シートを本来の反りのない偏肉形状に精度良く保持することができる。第１のローラとしては、上述した偏肉形状ローラ、短尺ローラ、弾性ローラを好適に使用できる。

本発明の偏肉樹脂シートの製造方法及び装置によれば、偏肉樹脂シートを押出成形法により製造する際に、製造される偏肉樹脂シートに反りが発生しないようにでき、仮に成形冷却工程で反りが発生したとしても徐冷工程で矯正することができる。

以下添付図面に従って、本発明の偏肉樹脂シートの製造方法及び装置の好ましい実施の形態を詳説する。尚、本実施の形態では、偏肉樹脂シートとして蒲鉾形状の場合で説明する。

図１は、本発明の偏肉樹脂シートを製造する全体工程図の一例であり、図２は各工程を実施するための各種機器を備えた偏肉樹脂シートの製造装置の概念図である。

図１に示すように、本発明の偏肉樹脂シートの製造方法は、主として、原料の計量や混合を行う原料工程１０と、溶融した樹脂を連続してシート状（帯状）に押し出す押出工程１２と、押し出した樹脂シートＡを偏肉成形しながら冷却して固化する成形冷却工程１４と、固化した樹脂シートＡを徐冷する徐冷工程１６と、徐冷した樹脂シートＡの反りに関して所定基準に対する合否を測定する反り測定工程１８と、反りが所定基準を超える場合には成形冷却工程１４及び徐冷工程１６にフィードバックして、樹脂シート幅方向における冷却速度及び徐冷速度が均一化するように制御する制御工程２０と、樹脂シートＡの表裏面に表面保護用のフィルムをラミネートするラミネート工程２２と、樹脂シートＡを所定サイズ（長さ・幅）に裁切断する裁断・切断工程２４と、裁切断された樹脂シートＡを積載する積載工程２６とで構成される。

以下、本発明の偏肉樹脂シートの製造装置の構成を、上記各工程１０〜２６ごとに説明する。

図２に示すように、原料工程１０では、原料サイロ２８（又は原料タンク）及び添加物サイロ３０（又は添加物タンク）から自動計量機３２に送られた原料樹脂及び添加物が自動計量され、混合器３４で原料樹脂と添加物が所定比率になるように混合される。

原料樹脂に添加物として散乱粒子を添加する場合には、原料樹脂に散乱粒子を所定濃度よりも高濃度に添加したマスターペレットを造粒機（図１１参照）で製造しておき、散乱粒子が添加されていないベースペレットとを混合器３４で所定比率混合するマスターバッチ方式を好適に採用できる。散乱粒子以外の添加物を添加する場合も同様である。

本発明に使用される原料樹脂としては熱可塑性樹脂を用いることができ、例えばポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ＭＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、熱可塑性エラストマー、又はこれらの共重合体、シクロオレフィンポリマーなどが挙げられる。原料工程１０で適切に計量・混合された原料樹脂は押出工程１２に送られる。

押出工程１２では、混合器３４で混合された原料樹脂がホッパー３６を介して押出機３８に投入され、この押出機３８により混練りされながら溶融される。押出機３８は単軸式押出機及び多軸式押出機の何れでもよく、押出機３８の内部を真空にするベント機能を含むものが好ましい。押出機３８で溶融された原料樹脂は、スクリュウーポンプ又はギアポンプ等の定量ポンプ４０により供給管４２を介してダイ４４（例えばＴダイ）に送られる。そして、ダイ４４からシート状に押し出された樹脂シートＡは次に成形冷却工程１４に送られる。

成形冷却工程１４では、ダイ４４から押し出された樹脂シートＡを、型ローラ４６とニップローラ４８とでニップして偏肉成形しながら冷却して固化し、固化した樹脂シートＡを剥離ローラ５０で剥離する。これらのローラ４６、４８、５０を成形冷却ローラと称することにする。

図３（Ａ）及び図４の成形冷却ローラの拡大図に示すように、型ローラ４６は中央部が細く両端部が太いコンケーブ形状に形成され、ニップローラ４８は平坦状に形成される。即ち、型ローラ４６のローラ面には、偏肉樹脂シートを成形するための反転形状が形成される。これにより、ダイ４４から押し出されて高温な樹脂シートＡが型ローラ４６とニップローラ４８とで所定ニップ圧で狭圧（ニップ）されることにより、蒲鉾形状に成形される。

型ローラ４６の材質としては、各種鉄鋼部材、ステンレス鋼、銅、亜鉛、真鍮、これらの金属材料を芯金として、表面にゴムライニングしたもの、これらの金属材料にＨＣｒメッキ、Ｃｕメッキ、Ｎｉメッキ等のメッキを施したもの、セラミックス、及び各種の複合材料が採用できる。

型ローラ表面の逆蒲鉾形状の形成は、ローラ表面の材質にもよるが、一般的にはＮＣ旋盤による切削加工と仕上げバフ加工との組み合わせが好ましく採用できる。また、他の公知の加工方法（研削加工、超音波加工、放電加工、等）も採用できる。型ローラ表面の表面粗さは、中心線平均粗さＲａで０．５μｍ以下とするのが好ましく、０．２μｍ以下とするのがより好ましい。型ローラ４６は、図示しない駆動手段により、所定の周速度で図４の矢印方向に回転駆動される。

また、型ローラ４６には、図５に示すように、蒲鉾形状に略一致するように樹脂シート幅方向に冷却温度分布を付与するための手段が設けられる。図６（Ａ）に示すように、このような冷却制御手段５２としてはローラの一端側から他端側に形成された同径な流路５３に温度調節した冷却液体を循環させる構成が好ましく採用できる。この冷却液体の供給と排出は、ローラの端部にロータリージョイントを設ける構成により実現できる。これにより、図６（Ａ）から分かるように、型ローラ４６の両端部はローラ厚みが大きく、型ローラ４６の冷熱が樹脂シートＡの肉薄な両端部に伝達されにくい。逆に、型ローラ４６の中央部はローラ厚みが小さく、型ローラ４６の冷熱が樹脂シートＡの肉厚な中央部に伝達され易い。これにより、樹脂シート幅方向における冷却速度を均一化できる。尚、型ローラ４６に形成するローラ厚み分布は、例えば断熱材５５で形成することができる。断熱材５５の熱伝導率としては、室温で１Ｗ／ｍＫ以下が好ましく、例えばポリイミド樹脂やガラス等を好適に使用できる。

図３及び図４に示すように、ニップローラ４８は、型ローラ４６に対向配置され、型ローラ４６とで樹脂シートＡを挟圧するためのローラである。ニップローラ４８の材質としては、各種鉄鋼部材、ステンレス鋼、銅、亜鉛、真鍮、これらの金属材料を芯金として、表面にゴムライニングしたもの、これらの金属材料にＨＣｒメッキ、Ｃｕメッキ、Ｎｉメッキ等のメッキを施したもの、セラミックス、及び各種の複合材料が採用できる。

特に、型ローラ４６とニップローラ４８との関係は、図３（Ｂ）に示すように、型ローラ４６の両端部に先細形状なテーパー４６Ａを形成して、ニップローラ４８とで樹脂シートＡを狭圧したときに、樹脂シートＡのテーパー対応部分がカットされるようにすることが好ましい。これは、ダイ４４から押し出された樹脂シートＡの両端部（耳部）が所望の厚みよりも厚膜になる傾向にあり、その厚膜部がその後の工程において反りの形成を促進してしまうためである。この場合、型ローラ４６とテーパー頂部４６Ｂがニップローラ４８に当接して磨耗し易くなるので、当接部をタングステンカーバイト等の超硬材料で超硬処理を施すか、あるいは焼き入れすることが好ましい。型ローラ４６及び剥離ローラ５０についても同様に、当接部をタングステンカーバイト等の超硬材料で超硬処理を施すか、あるいは焼き入れすることが好ましい。

ニップローラ４８の表面は鏡面状に加工されていることが好ましく、中心線平均粗さＲａで０．５μｍ以下とするのが好ましく、０．２μｍ以下とするのがより好ましい。このような平滑な表面とすることにより、成形後の樹脂シートＡの裏面を良好な状態にできる。また、ニップローラ４８は、図示しない駆動手段により、所定の周速度で図４の矢印方向に回転駆動される。尚、ニップローラ４８に駆動手段を設けない構成も可能であるが、樹脂シートＡの裏面を良好な状態にできる点より、駆動手段を設けることが好ましい。

ニップローラ４８には、図示しない加圧手段が設けられており、型ローラ４６との間の樹脂シートＡを所定の圧力で挟圧できるようになっている。この加圧手段は、いずれも、ニップローラ４８と型ローラ４６との接触点における法線方向に圧力を印加する構成のもので、モータ駆動手段、エアシリンダ、油圧シリンダ等の公知の各種手段が採用できる。

ニップローラ４８には、挟圧力の反力による撓みが生じにくくなるような構成を採用することもできる。このような構成としては、ニップローラ４８の背面側（型ローラ４６の反対側）に図示しないバックアップローラを設ける構成、クラウン形状（中高形状とする）を採用する構成、ローラの軸方向中央部の剛性が大きくなるような強度分布を付けたローラの構成、及びこれらを組み合わせた構成等が採用できる。

また、ニップローラ４８にも型ローラ４６と同様に、蒲鉾形状に略一致するように樹脂シート幅方向に冷却温度分布（図５参照）を付与する冷却制御手段５２が設けられていることが好ましい。ニップローラ４８に設ける冷却制御手段５２としては、例えば図６（Ｂ）〜（Ｅ）のものを好適に採用できる。図６（Ｂ）はニップローラ４８の内部に形成されたクラウン形状の流路５３に冷却液体を流す場合である。これにより、ニップローラ４８の両端部はローラ厚みが大きく、ニップローラ４８の冷熱が樹脂シートＡの肉薄な両端部に伝達されにくい。逆に、ニップローラ４８の中央部はローラ厚みが小さく、ニップローラ４８の冷熱が樹脂シートＡの肉厚な中央部に伝達され易い。これにより、樹脂シート幅方向の冷却速度を均一化できる。ローラ構造としては、スパイラルローラ、ドリルドローラ、ジャケットローラ等の各種のローラ構造を採用できる。

図６（Ｃ）の冷却制御手段５２は、コンケーブ形状の流路５３に加熱液体を流す場合である。この場合にも樹脂シート幅方向に温度分布が形成されるので、樹脂シート幅方向の冷却速度を均一化できる。この場合の加熱流体は当然のことながら、樹脂シートＡの温度よりも低い温度である。

図６（Ｄ）の冷却制御手段５２は、図６（Ｃ）の加熱液体の代わりにシースヒータを埋め込んだ場合であり、図６（Ｅ）は、誘導加熱方式のインダクションヒータ（ＩＨヒータ）をローラ幅方向に複数設けて、ローラ幅方向における加熱温度を制御できるようにしたものである。この他にも、バンドヒータ、シリコンラバーヒータ、スチームヒータ等の各種の加熱方法を採用できる。

また、図３及び図４に示すように、剥離ローラ５０は、型ローラ４６に対向配置され、樹脂シートＡを巻き掛けることにより樹脂シートＡを型ローラ４６より剥離するためのローラで、型ローラ４６の１８０度下流側に配置される。剥離ローラ５０の表面は鏡面状に加工されていることが好ましい。このような表面とすることにより、成形後の樹脂シートＡの裏面を良好な状態にできる。そして、剥離ローラ表面の表面粗さは、中心線平均粗さＲａで０．５μｍ以下とするのが好ましく、０．２μｍ以下とするのがより好ましい。剥離ローラ５０の材質としては、各種鉄鋼部材、ステンレス鋼、銅、亜鉛、真鍮、これらの金属材料を芯金として、表面にゴムライニングしたもの、これらの金属材料にＨＣｒメッキ、Ｃｕメッキ、Ｎｉメッキ等のメッキを施したもの、セラミックス、及び各種の複合材料が採用できる。剥離ローラ５０は、図示しない駆動手段により、所定の周速度で図４の矢印方向に回転駆動される。尚、剥離ローラ５０に駆動手段を設けない構成も可能であるが、樹脂シートＡの裏面を良好な状態にできる点より、駆動手段を設けることが好ましい。

また、剥離ローラ５０にも型ローラ４６やニップローラ４８と同様に、蒲鉾形状に略一致するように樹脂シート幅方向に冷却温度分布（図５参照）を付与する冷却制御手段５２が設けられていることが好ましい。

型ローラ４６、ニップローラ４８、及び剥離ローラ５０には、ローラ表面の温度をローラ幅方向でモニターできるように、複数の表面温度測定手段（図示略）を設けることが好ましい。このような表面温度測定手段としては、赤外線温度計、放射式温度計等の公知の各種測定手段が採用できる。

このように構成された成形冷却工程１４によれば、蒲鉾形状の樹脂シート幅方向における冷却速度を均一化することができるので、成形冷却工程１４において樹脂シートＡに反りが発生するのを効果的に抑制できる。成形冷却工程１４を経た樹脂シートＡは次に徐冷工程１６に送られる。

徐冷工程（又はアニーリング工程）１６は、図２に示すように、剥離ローラ５０の下流における樹脂シートＡの急激な温度変化を防止するために設けられたものである。樹脂シートＡに急激な温度変化を生じた場合、例えば樹脂シートＡの表面近傍が塑性状態になっているのに、樹脂シートＡの内部が弾性状態であり、この部分の硬化による収縮で樹脂シートＡの表面形状が悪化する。また、樹脂シートＡの表裏面に温度差を生じ、樹脂シートＡに反りを生じ易い。特に、偏肉樹脂シートのように樹脂シート幅方向において肉厚分布がある場合に反りを生じ易い。

徐冷工程１６には、入口と出口を有するトンネル状の徐冷ゾーン５４（又はアニーリングゾーン）が設けられ、徐冷ゾーン５４の前半部では樹脂シートＡを加熱手段５５で加熱しながら徐々に自然冷却し、徐冷ゾーン５４の後半部では樹脂シートＡに冷風を当てて強制冷却を行う。

徐冷ゾーン５４の前半部に設ける加熱手段５５としては、複数のノズルより温度制御されたエア（温風）を樹脂シートＡに向けて噴出させる構成、ニクロム線ヒータ、赤外線ヒータ、誘電加熱手段等により、樹脂シートＡを加熱する構成等、公知の各種手段が採用できる。

徐冷ゾーン５４の前半部には、樹脂シートＡが徐冷搬送される際に、樹脂シートに該樹脂シートＡの搬送を阻害しないように外力を加えて、該樹脂シートＡを本来の反りのない蒲鉾形状に保持するための形状保持手段５６が設けられる。形状保持手段５６としては、例えば図７〜図９に示すものを好適に使用できる。

図７の形状保持手段５６は、蒲鉾形状の樹脂シートＡの凸側の面に１本のコンケーブローラ５８（偏肉形状ローラ）を配置し、反対側の平坦面にローラ面が平坦で真直な１本の真直ローラ６０を配置し、樹脂シートＡを所定の圧力で挟み込むようにしたものである。

図８の形状保持手段５６は、蒲鉾形状の樹脂シートＡの凸側の面に、ローラ面が平坦で短尺な複数の短尺ローラ６２を樹脂シート幅方向に分割配置（図８は２本の短尺ローラ６２で構成）し、反対側の平坦面にローラ面が平坦で真直な１本の真直ローラ６４を配置し、樹脂シートＡを所定の圧力で挟み込むようにしたものである。短尺ローラ６２の回転軸両端は軸受６６により回転自在に支持されると共に、軸受６６にエアシリンダ６８（外力調整手段）が設けられる。そして、エアシリンダ６８のピストンを伸長させるストロークにより挟み込む圧力を調整する。符号７０は長尺ローラ６４の軸受であり、長尺ローラ６４の軸受７０及短尺ローラ６２のエアシリンダ６８は、図示しない徐冷装置本体に支持される。

図９の形状保持手段５６は、図８と基本的な構造は同様であり、樹脂シート幅方向に配置された短尺ローラ６２の長さを図８よりも更に短く（４本の短尺ローラ６２で構成）して、樹脂シートＡの蒲鉾形状に倣って精密に挟み込むことができるようにしたものである。尚、形状保持手段５６は、図７〜図９の構造に限定するものではなく、要は徐冷搬送される樹脂シートＡの搬送を阻害することなく、樹脂シートＡを反りのない状態での蒲鉾形状に保持できるものであればどのようなものでもよい。例えば、短尺ローラ６２を更に短くした車輪を備えた押圧手段を樹脂シートＡの幅方向に密に配列することで形状保持手段を形成することも可能である。

形状保持手段５６を構成する上記ローラのうち、少なくとも樹脂シートＡの凸側の面に配置されるローラは弾性ローラであることが好ましい。弾性ローラの材質としては例えばシリコンゴム（ＳＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルフォン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アクリルニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴ）、塩素化ポリエチレンゴム（ＣＰＥ）、フッ素ゴム（ＦＰＭ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハイパロンゴム（ＣＭＳ）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

また、図７〜図９の形状保持手段５６には、型ローラの蒲鉾形状に略一致するように樹脂シート幅方向に徐冷温度分布（図５の温度分布曲線参照）を付与するための徐冷制御手段５７が設けられていることが好ましい。図７の形状保持手段５６を構成するコンケーブローラ５８及びローラ６０には、図６で説明したと同様の構造の徐冷制御手段５７を採用できる。また、図８及び図９の短尺ローラ６２を使用した場合には、樹脂シート幅方向に配列された複数の短尺ローラ６２によって、上記した徐冷温度分布を形成することが必要である。

上記の如く徐冷工程１６を構成することにより、徐冷工程１６で樹脂シートＡの内部に反りを発生させるような内部応力（内力）が発生しても、樹脂シートＡは形状保持手段５６による圧力（外力）により本来の反りのない蒲鉾形状に保持されているので、反りを発生しないまま徐冷され、次第に内部応力も緩和される。また、仮に、成形冷却工程１４で樹脂シートＡに反りが発生した場合には、徐冷工程１６における形状保持手段５６による圧力により反りを強制的に矯正した状態で徐冷されるので、次第に反りの原因となっていた内部応力も緩和される。

この場合、形状保持手段５６は、樹脂シートＡの蒲鉾形状面側に配置されたローラは該蒲鉾形状面に沿うように構成されているので、圧力を加えても樹脂シートＡの蒲鉾形状を破損することがない。また、蒲鉾形状面とローラ面との間に隙間が発生しにくいので、樹脂シートＡを本来の反りのない蒲鉾形状に精度良く保持することができる。

また、徐冷制御手段５７により樹脂シート幅方向での徐冷速度が均一化されるので、徐冷工程１６において反りが発生しないように徐冷できる。また、徐冷工程１６前段の成形冷却工程１４において樹脂シートＡに反りが発生したとしても、その反りを矯正しつつ内部応力を緩和することができる。

この場合、徐冷ゾーン５４入口に設けた最初の形状保持手段５６と接触する樹脂シートＡの表面温度は該樹脂のガラス転移温度Ｔｇ℃以下Ｔｇ−３０℃以上とし、徐冷ゾーン５４の前半部出口、即ち形状保持手段５６での保持が終了する時点における樹脂シートＡの表面温度はＴｇ-２０℃以下Ｔｇ-８０℃以上であることが好ましく、Ｔｇ-５０℃以下Ｔｇ-６０℃以上であることが更に好ましい。

徐冷ゾーン５４に配置される形状保持手段５６の間隔は、樹脂シートＡの搬送方向において、１０００ｍｍ以下であることが好ましく、５００ｍｍ以下であることが更に好ましい。また、形状保持手段５６で樹脂シートＡを挟み込む圧力は、線圧で２００ｋｇｆ／ｃｍ以下１０ｋｇｆ／ｃｍ以上であることが好ましく、５０ｋｇｆ／ｃｍ以下３０ｋｇｆ／ｃｍ以上であることが更に好ましい。

また、徐冷ゾーン５４の後半部には、樹脂シートＡを挟んで上側と下側とに、冷風を噴出して樹脂シートＡを浮上搬送する複数のエアノズル装置７４が設けられる。エアノズル装置７４としては、ウェブ状の搬送物を浮上搬送する際に使用される公知のものを使用できる。これにより、樹脂シートＡはローラに接触しない非接触状態で常温程度まで冷却される。

次に、図２に示すように、徐冷工程１６で冷却された樹脂シートＡは、ニップタイプのフィードローラ７６により引き取られて、反り測定工程１８に送られる。

反り測定工程１８では、反り測定器７８により樹脂シートＡの反りの所定基準に対する合否を測定する。ここで反りを、蒲鉾形状の樹脂シートＡの例で説明すると、図１０に示すように、縦６００ｍｍ・横１１００ｍｍに切り出した樹脂シートＡの裏面（平坦面側）を平面な測定基盤８０の上面に載置したときに、樹脂シートＡと測定基盤８０との最大距離Ｈを反り量という。反り量の所定基準（規格値）は、樹脂シートＡの用途及びユーザ側の規格により設定されるので、反り測定器７８は所定基準に対する合否を測定する。反り測定器７８としては、例えば、樹脂シートＡの表面（外周）を静電センサなどでスキャンさせ、樹脂シートＡと静電センサとの距離（形状）を計測し、予め作成しておいた計測値と反り量との関係から反り量を求める方式を採用することができる。そして、反り測定器７８で測定された反り量が所定基準を超える場合には、成形冷却工程１４及び徐冷工程１６にフィードバックして、樹脂シート幅方向における冷却速度及び徐冷速度が均一化するように制御する。即ち、上述した成形冷却工程１４では冷却制御手段５２により、徐冷工程１６では徐冷制御手段５７により、樹脂シート幅方向に型ローラ４６と略同じ蒲鉾形状の温度分布（図５参照）が形成し、これにより樹脂シート幅方向の冷却速度及び徐冷速度を均一化する。

この場合、蒲鉾形状の樹脂シートＡは、蒲鉾形状の種類や偏肉分布の度合い等により反りが生じる場合と生じない場合があるので、反りが所定基準を超えている場合のみ、フィードバックすればよい。反りが生じていないにもかかわらず樹脂シート幅方向における冷却速度及び徐冷速度を画一的に制御すると、却って良くない場合がある。

図２に示すように、反り測定工程１８の下流には、ラミネート工程２２、裁断・切断工程２４、及びストッカー７９を備えた積載工程２６が順に設けられる。このうち、ラミネート工程２２は、樹脂シートＡの表裏面に保護フィルム（ポリエチレン等のフィルム）を貼り付ける工程であり、一対のリール８２から巻き戻された保護フィルム８４が樹脂シートＡを挟み込むように合流され、ニップローラ８６を通過することによりラミネートされる。

裁断・切断工程２４は樹脂シートＡの幅方向両端部分（耳部）を切除すると共に樹脂シートＡを所定長さに切り揃える工程である。切断機８８としては、図２に示すように、受け刃８８Ａと押し当て刃８８Ｂとからなるギロチンタイプの切断機を好適に使用できるが、これに限定するものではない。また、裁断機９０としては、図２に示すように、レーザーカッター９０Ａあるいは電子ビーム切断を好適に使用できるが、これに限定するものではない。

上記の如く構成された本発明の偏肉樹脂シートの製造装置によれば、ダイ４４より押し出したシート状の樹脂シートＡを、型ローラ４６とニップローラ４８とで挟圧することにより、樹脂シートＡを蒲鉾形状に成形すると共に冷却固化した後、剥離ローラ５０により型ローラ４６から剥離する。型ローラ４６より剥離した樹脂シートＡを、水平方向に搬送し、徐冷ゾーン５４を通過することにより徐冷し、歪みが除去された状態で、下流の製品取り部において所定長さに切断し、樹脂シートＡの製品として収容する。この場合、ダイ４４から押し出す樹脂シートＡの押し出し速度は、０．１〜５０ｍ／分、好ましくは０．３〜３０ｍ／分の値が採用できる。したがって、型ローラ４６の周速も略これに一致させる。尚、型ローラ４６、ニップローラ４８、及び剥離ローラ５０の各ローラの速度ムラは、設定値に対して１％以内になるように制御することが好ましい。また、剥離ローラ５０の箇所における樹脂シートＡが樹脂の軟化点Ｔａ以下の温度になっていることが好ましい。この際、樹脂シートＡにポリメチルメタクリレート樹脂を採用した場合、剥離ローラ５０の設定温度は、５０〜１１０°Ｃとできる。

かかる偏肉樹脂シートの製造において、本発明では、徐冷工程１６の少なくとも前半部には、形状保持手段５６により樹脂シートＡに該樹脂シートＡの搬送を阻害しないように圧力を加えて、該樹脂シートＡを本来の反りのない蒲鉾形状に保持しながら徐冷するようにしたので、偏肉樹脂シートを押出成形法により製造する際に、製造される偏肉樹脂シートに反りが発生しないようにでき、仮に成形冷却工程１４で反りが発生したとしても徐冷工程１６で矯正することができる。

この場合、成形冷却工程１４以降で使用されるローラの周速度は、工程の下流側に位置するローラほど周速度が大きくなるドロー制御を行うことも、偏肉樹脂シートの反り抑制に有効である。更には、成形冷却工程において、型ローラ４６とニップローラ４８の間隙を適切に制御することも、偏肉樹脂シートＡの反り抑制に有効である。

図１１及び図１２は、偏肉樹脂シートの製造装置の制御システムを示したものである。尚、図１１及び図１２の測定装置は、上述した反り測定器７８の他に、樹脂シートＡの厚みを測定する厚み測定器、樹脂シートＡの光透過率を測定する透過率測定器、樹脂シートＡの表面粗さを測定する粗さ測定器、樹脂シートＡのレターデーションを測定するレターデーション測定器等の各種の測定器を含む装置である。

図１１に示すように、測定装置で測定された各種の測定データは、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller：シーケンサ）を含むＤＣＳ（Distributed Control System：分散制御システム）に入力される。また、各機器からは運転データがＤＣＳに入力される。ＤＣＳは、測定データ及び運転データを記憶すると共に、測定データ及び運転データに基づいて各機器を適正に制御するための演算を行う。そして、演算により得られた制御信号が自動計量機、混合器、ホッパー、押出機、ダイ、成形冷却ローラ、徐冷機、及び振分装置の各機器に出力される。ここで、振分装置は、樹脂シートの不良品を製造ラインから廃棄除去箱に排除するための装置であり、反り、厚み、透過率、表面粗さ、レターデーション等の評価項目の規格品外の樹脂シートが不良品として除去される。

ＤＣＳによる各機器の具体的な制御としては、図１２に示すように、原料工程では、自動計量機の混入量制御、スクリュウーポンプ又はギアポンプ等の定量ポンプを制御することによる押出機からダイへの溶融樹脂の押出量制御を行う。原料工程では、ダイ幅方向における樹脂シートの流量制御を行う。成形冷却工程では、成形冷却ローラ（型ローラ、ニップローラ、剥離ローラ）の各回転駆動部の制御、互いのローラの間隙を調整する間隙駆動部の制御、各温度制御部の制御を行う。徐冷工程の前半部では温度制御部の制御や形状保持手段の圧力制御部の制御を行うと共に、後半部の浮上搬送ではエア搬送駆動部の制御を行う。また、フィードローラ（引取ローラ）駆動部、ラミネータ駆動部、裁断機駆動部、カッター駆動部、端面仕上げ駆動部等を制御する。

尚、本発明の実施の形態では、蒲鉾形状の偏肉樹脂シートを製造する例で説明したが、これに限定するものではなく、楔形状の偏肉樹脂シート等のように、樹脂幅方向で肉厚分布を有する偏肉樹脂シートに適用できる。この楔形状の偏肉樹脂シートの場合には、蒲鉾形状の偏肉樹脂シートを製造して半分に切断することで製造できる。

本発明の偏肉樹脂シートの製造方法のフローを説明する工程図 本発明の偏肉樹脂シートの製造装置の概念図 成形冷却ローラの構成を説明する説明図 成形冷却ローラの拡大図 成形冷却工程及び徐冷工程での樹脂シート幅方向における温度分布を説明する説明図 温度分布を形成する冷却制御手段及び徐冷制御手段を説明する説明図 形状保持手段の一例を説明する説明図 形状保持手段の別の態様を説明する説明図 形状保持手段の更に別の態様を説明する説明図 樹脂シートの反りを説明する説明図 偏肉樹脂シートの製造装置の制御システムを説明する説明図 偏肉樹脂シートの製造装置の制御システムで駆動される機器を説明する説明図 偏肉樹脂シートの形状の一例を説明する説明図

符号の説明

１０…原料工程、１２…押出工程、１４…成形冷却工程、１６…徐冷工程、１８…反り測定工程、２０…制御工程、２２…ラミネート工程、２４…裁断・切断工程、２６…積載工程、２８…原料サイロ、３０…添加物サイロ、３２…自動計量機、３４…混合器、３６…ホッパー、３８…押出機、４０…定量ポンプ、４２…供給管、４４…ダイ、４６…型ローラ、４８…ニップローラ、５０…剥離ローラ、５２…冷却制御手段、５３…流路、５４…徐冷ゾーン、５５…断熱材、５６…形状保持手段、５８…コンケーブローラ、６０…ローラ、６２…短尺ローラ、６４…長尺ローラ、６６…軸受、６８…エアシリンダ、７０…軸受、７４…フィードローラ、７８…反り測定器、７９…ストッカー、８０…測定基盤、８２…リール、８４…保護フィルム、８６…ニップローラ、８８…切断機、９０…裁断機

Claims (9)

1. 溶融した樹脂をダイからシート状に押し出す押出工程と、押し出した樹脂シートを型ローラとニップローラとでニップして偏肉成形しながら冷却して固化する成形冷却工程と、
   前記型ローラから剥離した樹脂シートを徐冷する徐冷工程と、を備え、前記樹脂シート幅方向のシート厚みに偏りのある偏肉樹脂シートを製造する方法において、
   前記徐冷工程の少なくとも前半部には、前記樹脂シートに該樹脂シートの搬送を阻害しないように外力を加えて、該樹脂シートを本来の反りのない偏肉形状に保持しながら徐冷する工程を有することを特徴とする偏肉樹脂シートの製造方法。
2. 前記徐冷工程の入口における前記樹脂シートの表面温度は該樹脂のガラス転移温度Ｔｇ℃以下Ｔｇ−３０℃以上であり、前記外力を付与しなくなる時点での前記樹脂シートの表面温度はＴｇ−２０℃以下Ｔｇ−８０℃以上であると共に、前記外力は線圧で２００ｋｇｆ／ｃｍ以下１０ｋｇｆ／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１の偏肉樹脂シートの製造方法。
3. 前記樹脂シートの幅方向の徐冷速度を均一化することを特徴とする請求項１又は２の偏肉樹脂シートの製造方法。
4. 前記樹脂シートを表裏面からローラで挟み込むことで前記外力を加えると共に、該樹脂シートの偏肉形状面側に配置されたローラは該偏肉形状面に沿うように構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１の偏肉樹脂シートの製造方法。
5. 前記偏肉形状面側に配置されたローラは、前記偏肉形状面と同じローラ面を有する偏肉ローラであることを特徴とする請求項４の偏肉樹脂シートの製造方法。
6. 前記偏肉形状面側に配置されたローラは、樹脂シート幅方向に配列された複数の短尺ローラであることを特徴とする請求項４の偏肉樹脂シートの製造方法。
7. 前記偏肉形状面側に配置されたローラは、弾性ローラであることを特徴とする請求項４〜６の何れか１の偏肉樹脂シートの製造方法。
8. 溶融した樹脂をダイからシート状に押し出す押出手段と、押し出した樹脂シートを型ローラとニップローラとでニップして偏肉成形しながら冷却して固化する成形冷却手段と、前記型ローラから剥離した樹脂シートを徐冷する徐冷手段と、を備え、前記樹脂シート幅方向のシート厚みに偏りのある偏肉樹脂シートを製造する装置において、
   前記樹脂シートに該樹脂シートの搬送を阻害しない外力を加えながら該樹脂シートを本来の反りのない偏肉形状に保持する形状保持手段と、
   前記加える外力を調整する外力調整手段と、
   前記徐冷される樹脂シートの幅方向における冷却速度を均一化する徐冷制御手段と、を備えたことを特徴とする偏肉樹脂シートの製造装置。
9. 前記形状保持手段は、
   前記樹脂シートの偏肉形状面側に配置され、該偏肉形状面に沿うように構成された第１のローラと、
   前記樹脂シートの平坦面側に配置された真っ直ぐな第２のローラと、から成ることを特徴とする請求項８の偏肉樹脂シートの製造装置。

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