JP2011240656A - 引抜延伸による熱可塑性樹脂シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蛇行の発生を防止できるとともに、厚さや機械的物性を均一にして好適に熱可塑性樹脂シートを引抜延伸成形することを可能にする引抜延伸による熱可塑性樹脂シートの製造方法を提供する。
【解決手段】互いの軸線Ｏ２、Ｏ３方向を平行に配して設けられた一対の引抜延伸ロール５、６の間に熱可塑性樹脂シート１を通過させて、引抜延伸した熱可塑性樹脂シート１を製造する方法であって、一対の引抜延伸ロール５、６の間隔を複数箇所で計測し、一対の引抜延伸ロール５、６の間隔に変動が生じるとともに、この計測結果に基づいて一方の引抜延伸ロール６の位置を調整する引抜延伸ロール間隔制御機構１０を設けることにより、軸線Ｏ２、Ｏ３方向一端から他端まで一対の引抜延伸ロール５、６の間隔を均一に維持するようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、引抜延伸による熱可塑性樹脂シートの製造方法に関する。

従来、雨樋等の建築部材の材料として、耐水性、難燃性、機械的特性に優れ、且つ価格が比較的安価であるため、塩化ビニル系樹脂が多用されているが、例えば、塩化ビニル系樹脂を用いて製造した雨樋は、塩化ビニル系樹脂の線膨張係数が７．０×１０^５（１／℃）と大きいため、雨樋の設置時に伸縮を吸収しうる継手で接続したり、端部を自由端にする必要があった。

このため、線膨張係数が低いポリエステル系樹脂シート（熱可塑性樹脂シート）を芯材とし、この芯材に塩化ビニル系樹脂などの熱可塑性樹脂を押出成形によって一体に積層して雨樋などの積層成形体を製造することが提案、実用化されている。また、ＰＥＴシートなどのポリエステル系樹脂シートをある程度加熱しながら一定方向に引っ張って延伸すると、延伸方向に分子配列が生じて機械的強度を向上させることができることから、引抜延伸したポリエステル系樹脂シートを芯材として用いるようにしている。

一方、ポリエステル系樹脂は、低温で硬すぎて延伸に必要な柔軟性が不足し、高温で配向の緩和が支配的になる。このため、強度及び弾性率の優れたポリエステル系樹脂シート（延伸シート）を得るためには、ポリエステル系樹脂のガラス転移温度−２０℃〜＋２０℃の温度範囲で引抜延伸成形することが必要とされている。また、従来、上記の温度範囲で加熱した一対の引抜延伸ロールの間にポリエステル系樹脂シートを通過させて、引抜延伸したポリエステル系樹脂シートを製造するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２３７６９９号公報

しかしながら、特にポリエステル系樹脂シート（熱可塑性樹脂シート）を引抜延伸で成形する場合には、ポリエステル系樹脂が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。このため、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やすくなり、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。

そして、一対の引抜延伸ロールを用いて引抜延伸する際に、ポリエステル系樹脂シートの幅方向に温度差（温度分布）ひいては幅方向に弾性率差（弾性率分布）が発生すると、予め引抜開始前に均一に設定された一対の引抜延伸ロールの軸線方向左右の間隔（軸線方向両端側のロールクリアランス）に変動が生じる場合があった。従来、引抜成形途中で一対の引抜延伸ロールの間隔を調整することはできないため、間隔に変動が生じると、ポリエステル系樹脂シートの幅方向の延伸倍率にばらつきが生じ、このばらつきに起因して蛇行が発生したり、厚さや機械的物性を均一にしてポリエステル系樹脂シートを引抜延伸成形できなくなる。

請求項１記載の引抜延伸による熱可塑性樹脂シートの製造方法は、互いの軸線方向を平行に配して設けられた一対の引抜延伸ロールの間に熱可塑性樹脂シートを通過させて、引抜延伸した熱可塑性樹脂シートを製造する方法であって、前記一対の引抜延伸ロールの間隔を複数箇所で計測し、前記一対の引抜延伸ロールの間隔に変動が生じるとともに該計測結果に基づいて一方の引抜延伸ロールの位置を調整する引抜延伸ロール間隔制御機構を設けることにより、前記軸線方向一端から他端まで前記一対の引抜延伸ロールの間隔を均一に維持するようにしたことを特徴とする。

請求項１記載の引抜延伸による樹脂シートの製造方法においては、一対の引抜延伸ロールの間隔を複数箇所で計測し、この計測結果をフィードバックして一対の引抜延伸ロールの間隔を制御することができるため、引抜延伸成形中に前記間隔に変動が生じた場合であっても、即時に且つ自動的に一対の引抜延伸ロールの間隔を所定の間隔に調整することが可能になる。

これにより、熱可塑性樹脂シートの幅方向に温度差ひいては弾性率差が発生した場合であっても、蛇行の発生を防止できるとともに、厚さや機械的物性を均一にして好適に熱可塑性樹脂シートを引抜延伸成形することが可能になる。

熱可塑性樹脂シート延伸装置を示す図である。 図１のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 本発明の一実施形態に係る引抜延伸ロール間隔制御機構を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る引抜延伸による熱可塑性樹脂シートの製造方法で一対の引抜延伸ロールの間隔を制御した結果を示す図である。

以下、図１から図４を参照し、本発明の一実施形態に係る引抜延伸による熱可塑性樹脂シートの製造方法について説明する。なお、本実施形態は、例えば雨樋などを製造する際に芯材として用いられるポリエステル系樹脂シートを引抜延伸して、機械的物性を向上させたポリエステル系樹脂シート（熱可塑性樹脂シート）を製造する方法に関するものである。

はじめに、ポリエステル系樹脂シートは、ポリエステル系樹脂として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、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−カプロールクトン）、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、ポリブチレンサクシネート／アジペート／テレフタレート等が用いられる。

そして、このポリエステル系樹脂シートを引抜延伸成形するための装置（熱可塑性樹脂シート延伸装置）Ａは、図１及び図２に示すように、延伸前のポリエステル系樹脂シート１が巻き回され、水平方向Ｔ１に延びる軸線Ｏ１周りに回転自在に設けられた供給ロール２と、供給ロール２から繰り出されたポリエステル系樹脂シート１を例えば６０〜７０℃に加熱する予熱炉３と、供給ロール２と予熱炉３の間に設けられた一対のブレーキロール４と、互いに軸線Ｏ２、Ｏ３方向を平行に配して設けられ、予熱炉３で加熱したポリエステル系樹脂シート１を引抜延伸するための一対の引抜延伸ロール５、６と、引抜延伸ロール５、６で延伸されたポリエステル系樹脂シート１をさらに延伸するための延伸ロール７と、水平方向Ｔ１に延びる軸線Ｏ４周りに回転駆動して、延伸ロール７から送られた引抜延伸後のポリエステル系樹脂シート１を巻き取るとともに、ポリエステル系樹脂シート１を供給ロール２から繰り出すように引っ張る駆動ロール８とを備えて構成されている。

また、本実施形態の熱可塑性樹脂シート延伸装置Ａにおいては、図１から図３に示すように、一対の引抜延伸ロール５、６の間隔（上下方向Ｔ２の間隔）を制御する引抜延伸ロール間隔制御機構１０（図３参照）と、引抜延伸後のポリエステル系樹脂シート１の蛇行を防止するための蛇行制御機構１１（図１及び図２参照）とを備えている。

本実施形態の引抜延伸ロール間隔制御機構１０は、図３に示すように、一対の油圧シリンダー１２、１３と、各油圧シリンダー１２、１３に圧油を給排し、各油圧シリンダー１２、１３を伸縮駆動させるための一対の油圧ポンプ１４、１５と、各油圧ポンプ１４、１５の駆動を制御するための一対の制御装置１６、１７と、一対の引抜延伸ロール５、６の間隔を計測する一対のクリアランス計測手段１８、１９とを備えて構成されている。

そして、一対の油圧シリンダー１２、１３は、伸縮方向を上下方向Ｔ２に向けて一方の引抜延伸ロール６の軸線Ｏ３方向両端側にそれぞれ設けられ、一方の油圧シリンダー１２が一方の引抜延伸ロール６の回転軸６ａの一端側（軸受）にピストンロッドを接続し、他方の油圧シリンダー１３が一方の引抜延伸ロール６の回転軸６ａの他端側（軸受）にピストンロッドを接続して設けられている。

また、一対のクリアランス計測手段１８、１９は、例えばレーザー式変位計などであり、一方のクリアランス計測手段１８が一対の引抜延伸ロール５、６の軸線Ｏ２、Ｏ３方向一端側の間隔を計測し、他方のクリアランス計測手段１９が一対の引抜延伸ロール５、６の軸線Ｏ２、Ｏ３方向他端側の間隔を計測するように配設されている。また、各クリアランス計測手段１８、１９は、各制御装置１６、１７に接続されている。

一方、本実施形態の蛇行制御機構１１は、図１及び図２に示すように、一対の引抜延伸ロール５、６を通過したポリエステル系樹脂シート１の蛇行を制御するための機構であり、予熱炉３と一対の引抜延伸ロール５、６の間に設けられた熱風供給装置２０と、一対の引抜延伸ロール５、６と延伸ロール７の間に設けられ、ポリエステル系樹脂シート１の両側部の位置をそれぞれ計測して、引抜延伸後のポリエステル系樹脂シート１の蛇行量を検出する蛇行量検出手段２１と、蛇行量検出手段２１の検出結果を受け、この検出結果に基づいて熱風供給装置２０の駆動を制御する制御装置（不図示）とを備えて構成されている。

次に、上記構成からなる熱可塑性樹脂シート延伸装置Ａを用い、引抜延伸によってポリエステル系樹脂シート１を製造する方法（本実施形態の引抜延伸による熱可塑性樹脂シートの製造方法）について説明する。

ポリエステル系樹脂シート１を延伸する際には、図１に示すように、駆動ロール８を回転駆動する。駆動ロール８を駆動すると、ポリエステル系樹脂シート１が引っ張られ、供給ロール２からポリエステル系樹脂シート１が繰り出される。そして、このように供給ロール２から繰り出されたポリエステル系樹脂シート１は、ブレーキロール４を経由して予熱炉３に送られて加熱される。さらに、加熱されたポリエステル系樹脂シート１は、予熱炉３から一対の引抜延伸ロール５、６の間に送られ、これら一対の引抜延伸ロール５、６の間を通過するとともに引抜延伸される。

このとき、図３に示すように、一対の引抜延伸ロール５、６の間隔を制御する引抜延伸ロール間隔制御機構１０が設けられているため、引抜延伸成形中、常時、一対の引抜延伸ロール５、６の軸線Ｏ２、Ｏ３方向両端側の間隔がクリアランス計測手段１８、１９で計測され、この計測結果が制御装置１６、１７に送信される。そして、引抜延伸成形中に一対の引抜延伸ロール５、６の水平方向Ｔ１左右の間隔に変動が生じた際には、各クリアランス計測手段１８、１９からの計測結果に基づいて、制御装置１６、１７が油圧ポンプ１４、１５ひいては油圧シリンダー１２、１３を駆動させ、一対の引抜延伸ロール５、６の間隔を軸線Ｏ２、Ｏ３方向に均一に維持するように一方の引抜延伸ロール６の位置を調整（制御）する。

〔実施例〕
具体的に、直径５００ｍｍ、面長８００ｍｍの引抜延伸ロール５、６を用いてＰＥＴ製原反（熱可塑性樹脂シート）１を引抜延伸成形し、一対の引抜延伸ロール５、６の左右の間隔に変動が生じた際に、引抜延伸ロール間隔制御機構１０によって一対の引抜延伸ロール５、６の間隔を軸線Ｏ２、Ｏ３方向に均一に維持することが可能であるか否かを確認した。ここでは、幅５００ｍｍ×厚さ２．０ｍｍのＰＥＴ製原反１を、５．０ｍ／ｍｉｎの線速度で引抜延伸成形している。また、引抜延伸ロール５、６の端部からそれぞれ５０ｍｍの位置のロール間隔をレーザー式変位計（クリアランス計測手段１８、１９）にて連続的に計測した。

そして、図４に示すように、一対の引抜延伸ロール５、６の左右の間隔が０．８ｍｍ、左右の油圧ポンプ１４、１５の圧力が１５ＭＰａとなる定常状態（ａ）から、引抜延伸成形中に一対の引抜延伸ロール５、６の左側の間隔が０．９ｍｍに増大（左側の油圧ポンプ１５の圧力が１７．０ＭＰａに増大、右側の油圧ポンプ１４の圧力が１４．５ＭＰａに減少）すると（ｂ）、この間隔の変動をレーザー式変位計１８、１９が捉えるとともに制御装置１６、１７の動作指令が出されて油圧ポンプ１４、１５が駆動する。そして、一対の引抜延伸ロール５、６の左側の間隔に変動が生じた１０秒後に、一対の引抜延伸ロール５、６の左右の間隔が０．８ｍｍ、左右の油圧ポンプ１４、１５の圧力が１５ＭＰａの定常状態に修正制御された（ｂ’）。

また、定常状態（ａ）から、引抜延伸成形中に一対の引抜延伸ロール５、６の右側の間隔が０．９ｍｍに増大（左側の油圧ポンプ１５の圧力が１４．５ＭＰａに増大、右側の油圧ポンプ１４の圧力が１７．０ＭＰａに減少）すると（ｃ）、この間隔の変動をレーザー式変位計１８、１９が捉えるとともに制御装置１６、１７によって油圧ポンプ１４、１５が駆動し、一対の引抜延伸ロール５、６の右側の間隔に変動が生じた１０秒後に、一対の引抜延伸ロール５、６の左右の間隔が０．８ｍｍ、左右の油圧ポンプ１４、１５の圧力が１５ＭＰａの定常状態に修正制御された（ｃ’）。

同様に、定常状態（ａ）から、引抜延伸成形中に一対の引抜延伸ロール５、６の右側の間隔が１．０ｍｍに増大（左側の油圧ポンプ１５の圧力が１４．０ＭＰａに増大、右側の油圧ポンプ１４の圧力が１９．０ＭＰａに減少）すると（ｄ）、この間隔の変動をレーザー式変位計１８、１９が捉え、制御装置１６、１７によって油圧ポンプ１４、１５が駆動し、一対の引抜延伸ロール５、６の右側の間隔に変動が生じた１０秒後に、一対の引抜延伸ロール５、６の左右の間隔が０．８ｍｍ、左右の油圧ポンプ１４、１５の圧力が１５ＭＰａの定常状態に修正制御された（ｄ’）。

これにより、ポリエステル系樹脂シート１の幅方向Ｂに温度差ひいては弾性率差が発生した場合であっても、蛇行の発生が防止され、また、厚さや機械的物性を均一にして好適にポリエステル系樹脂シート１が引抜延伸成形されることになる。

また、本実施形態では、引抜延伸ロール間隔制御機構１０に加えて、蛇行制御機構１１が設けられている。そして、この蛇行制御機構１１は、図１及び図２に示すように、蛇行量検出手段２１によってポリエステル系樹脂シート１の蛇行が検出されると、熱風供給装置２０によって一対の引抜延伸ロール５、６に送られるポリエステル系樹脂シート１の幅方向Ｂ両側部側のいずれか一方側を所定の温度まで加熱する。このとき、蛇行量検出手段２１によって、ポリエステル系樹脂シート１の送り方向Ｔ３に対し、幅方向Ｂ（横方向）の左側への蛇行が検出された場合には、熱風供給装置２０でポリエステル系樹脂シート１の幅方向Ｂ右側を加熱し、幅方向Ｂ（横方向）の右側への蛇行が検出された場合には、熱風供給装置２０でポリエステル系樹脂シート１の幅方向Ｂ左側を加熱する。このようにポリエステル系樹脂シート１の左右のいずれかの側を加熱して弾性率を局所的に調整することで、より確実に蛇行の発生が防止（修正）されることになる。

したがって、本実施形態の引抜延伸による熱可塑性樹脂シート１の製造方法においては、一対の引抜延伸ロール５、６の間隔を複数箇所で計測し、この計測結果をフィードバックして一対の引抜延伸ロール５、６の間隔を制御することができるため、引抜延伸成形中に前記間隔に変動が生じた場合であっても、即時に且つ自動的に一対の引抜延伸ロール５、６の間隔を所定の間隔に調整することが可能になる。

これにより、ポリエステル系樹脂シート（熱可塑性樹脂シート）１の幅方向Ｂに温度差ひいては弾性率差が発生した場合であっても、蛇行の発生を防止できるとともに、厚さや機械的物性を均一にして好適にポリエステル系樹脂シート１を引抜延伸成形することが可能になる。

以上、本発明に係る引抜延伸による熱可塑性樹脂シートの製造方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、引抜延伸ロール間隔制御機構１０に加えて、蛇行制御機構１１が設けられているが、勿論、引抜延伸ロール間隔制御機構１０のみで、蛇行の発生を防止し、厚さや機械的物性を均一にして好適にポリエステル系樹脂シート１を引抜延伸成形するようにしてもよい。

１ ポリエステル系樹脂シート（熱可塑性樹脂シート）
２ 供給ロール
３ 予熱炉
４ ブレーキロール
５ 引抜延伸ロール
６ 引抜延伸ロール（一方の引抜延伸ロール）
６ａ 回転軸
７ 延伸ロール
８ 駆動ロール
１０ 引抜延伸ロール間隔制御機構
１１ 蛇行制御機構
１２ 油圧シリンダー
１３ 油圧シリンダー
１４ 油圧ポンプ
１５ 油圧ポンプ
１６ 制御装置
１７ 制御装置
１８ クリアランス計測手段
１９ クリアランス計測手段
２０ 熱風供給装置
２１ 蛇行量検出手段
Ａ 熱可塑性樹脂シート延伸装置
Ｂ 幅方向
Ｏ１ 供給ロールの軸線
Ｏ２ 引抜延伸ロールの軸線
Ｏ３ 引抜延伸ロールの軸線
Ｏ４ 駆動ロールの軸線
Ｔ１ 水平方向
Ｔ２ 上下方向
Ｔ３ 送り方向

Claims (1)

1. 互いの軸線方向を平行に配して設けられた一対の引抜延伸ロールの間に熱可塑性樹脂シートを通過させて、引抜延伸した熱可塑性樹脂シートを製造する方法であって、
   前記一対の引抜延伸ロールの間隔を複数箇所で計測し、前記一対の引抜延伸ロールの間隔に変動が生じるとともに該計測結果に基づいて一方の引抜延伸ロールの位置を調整する引抜延伸ロール間隔制御機構を設けることにより、前記軸線方向一端から他端まで前記一対の引抜延伸ロールの間隔を均一に維持するようにしたことを特徴とする引抜延伸による熱可塑性樹脂シートの製造方法。

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