JP3597266B2

JP3597266B2 - 発泡ポリオレフィンシートの製造方法

Info

Publication number: JP3597266B2
Application number: JP23845495A
Authority: JP
Inventors: 正敏磯野; 総一郎山口; 健司宮坂
Original assignee: 東燃化学株式会社
Priority date: 1995-09-18
Filing date: 1995-09-18
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2015-09-18
Also published as: JPH0976331A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦筋がなく、表面平滑な発泡ポリオレフィンシートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリオレフィン系樹脂を押出発泡して発泡シートを製造する際に、該樹脂の発泡に伴う体積膨脹及びダイ内部での樹脂の配向分子若しくは発泡ガスの緩和の理由から、ダイ出口で、溶融樹脂はカーテンウォール現象を起し、コルゲートマークと称される縦筋が押出しシート、ひいては製品シートに残り、不良品となる。
【０００３】
このコルゲートマークの発生を解消させる試みが従来なされている。例えば、▲１▼インフレーション成形法：溶融樹脂をチューブ状に押出発泡し、圧空エアーで中から脹らませた後、冷却して平面性の良い発泡シートを得る、▲２▼サイジングダイ方式：フラットシートダイの直後に、製品形状に合せた冷却サイジングダイを設置して、発泡樹脂シートを引張る、▲３▼開き角度を有するリップ開口部を備えたフラットダイを用い、該リップ開口部の先端を一対の成形ロール又は一対の成形ベルトコンベアーによる引き取り装置に近接させて成形する（特公昭４７−３２５８５号公報）、▲４▼ダイ出口直近（５〜１２ｍｍ）に、小口径の成形ロールを設けて表面を冷却した後、発泡させ、次いで冷却する（特開昭６３−２８８７３１号公報）等が挙げられる。
【０００４】
しかし、上記の試みにおいても、以下のような問題を有しており、最善な方法にはなっていない。▲１▼設備コストが大きく、又製品シートの厚み精度が劣る、▲２▼薄物シートは、引張ることができないので、薄物発泡シートへの適用には適さない、▲３▼開口部形状が大き過ぎるため、ポリオレフィン系樹脂の溶融時の粘度では開口部内でセルを保持できない、▲４▼比較的良好な発泡シートが得られるが、小口径の成形用ロールを、ダイ出口から５〜１２ｍｍという極小距離、かつ狭い許容範囲に設ける必要があり、技術的に非常な困難を伴う。
【０００５】
一方、図４に示すように、ダイからシート状発泡体を横方向に押出し、縦に３個並んだ冷却ロールで冷却、引き取りを行って発泡シートとする方法が多く採用されている。しかし、この成形方法においても、ダイと冷却ロールの間で、溶融シートにコルゲートマークが発生する。この際溶融シートの引き取り速度を上げれば、コルゲートマークは減少するが、溶融シートにネックイン、皺、表面荒れ等が現われたり、溶融シートが切断したりして、良好な発泡シートが製造できないという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、コルゲートマークがなく、表面平滑な発泡ポリオレフィンシートを高生産速度で製造し得る方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、シート状発泡体の冷却ロールの前に、該発泡体の引き取りロールを設け、該シート状発泡体が溶融樹脂の押し出し方向と特定の角度となるようにし、かつダイ出口と該引き取りロールの該シート状発泡体の接点との距離を特定の距離にして、該発泡体を該引き取りロールで引き取ることにより本発明の目的が達成できることを見出して本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、発泡剤を含むポリオレフィン系樹脂を加熱溶融しダイから押出発泡して形成されたシート状発泡体を、ダイ出口に近接させて設置した引き取りロールにより、該樹脂の押し出し方向に対して３０〜６０°の角度とすると共にダイ出口と上記引き取りロールの上記シート状発泡体の接点との距離を５〜５０ｍｍとして引き取った後、冷却ロールで成形することを特徴とする発泡ポリオレフィンシートの製造方法を要旨とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の方法を図面にて詳細に説明する。
図１において、溶融した発泡剤を含むポリオレフィン系樹脂は、押出機（図示せず）の先端のダイ１の出口２から押出され、シート状発泡体を形成する。このシート状発泡体は、引き取りロール３により引き取られ、その後冷却ロール６，７及び８により冷却，成形されて製品の発泡ポリオレフィンシート９となる。
【００１０】
この際、該シート状発泡体を引き取る引き取りロール３迄の距離と、引き取り角度が重要である。それらを図１の部分拡大図である図２で説明すると、ダイ出口２と引き取りロール３の該シート状発泡体の接点との距離ａを５〜５０ｍｍ、好ましくは１０〜５０ｍｍとし、該シート状発泡体を、ダイ出口２における溶融樹脂の押出方向に対して３０〜６０°の角度θとなるように、引き取りロール３により引き取る必要がある。
【００１１】
距離ａが５ｍｍ未満では、溶融樹脂の発泡が不完全であると共に引き取りロール３として極小のものを使用する必要があり、又５０ｍｍを超えると、シート状発泡体にネックインや皺が発生し易く、コルゲートマークが増加したり、ガス抜けが多くなることから、発泡倍率が低下し、更にシートの表面状態も悪くなる。更に、角度θが３０°未満では、安定したシート状発泡体の引き取りができず、コルゲートマークの減少効果が小さくなり、又６０°を超えるとダイ出口リップ部（特に上部）に溶融樹脂の蓄積が激しくなり、１時間以上の連続運転が出来ないこととなる。
【００１２】
引き取りロール３により、シート状発泡体を引き取る際に、該発泡体の表面を冷却できるように、引き取りロール３を冷却して引き取りを行うのが、より好ましい。又、引き取りロール３は、１個に限らず、複数個使用しても良く、それによりより良い効果をもたらす場合が多い。図３は、その数を３個（符号３，４，５）とした例を示している。
【００１３】
引き取りロールを複数個使用する場合、それらの大きさやそれらの設置方向は特に限定されるものではないが、それらの設置間隔を、前方の引き取りロールの該発泡体の接点とその次の引き取りロールの該発泡体の接点との距離ｂ（図３参照）が１００ｍｍ以内、特に４０〜６０ｍｍとなるように各引き取りロールを設けるのが望ましい。距離ｂが１００ｍｍを超えると、引き取りロールを複数個使用することによる効果は得られにくくなる。
【００１４】
なお、引き取りロールの大きさは、前記距離ａ及び前記角度θの値から自ずから導びき出されるが、冷却ロールの大きさよりも小さくするのが望ましい。
【００１５】
次いで、該発泡体は、冷却ロール６，７及び８で冷却、成形されて、製品発泡シート９となる。図３では、３個の冷却ロール６，７及び８が用いられているが、その数は３個に限定されるものではなく、必要に応じて増減できることは言う迄もない。又、冷却ロールの大きさ、更には複数個用いる場合それらの設置方向やそれらの間隔も任意に設定できることも同様である。
【００１６】
引き取りロールと冷却ロールとの間隔は、図１及び図３に示すように、引き取りロール３（図１），５（図３）の該発泡体の接点と冷却ロール６（図１，図３）の該発泡体の接点との距離ｃが１５０ｍｍ以内、特に４０〜１００ｍｍとするのが好ましい。距離ｃが１５０ｍｍを超えると、引き取りロールを介して該発泡体を引き取ることによる効果が薄れ、ガス抜けによるシート表面の荒れ、シート両端部の不良部（シートが薄い、発泡倍率が低い、コルゲートマークが有る）が増加することとなるので好ましくない。
【００１７】
本発明で用いられるポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリブテン−１系樹脂等が挙げられるが、特にポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂及びそれらの混合物がより好ましく用いられる。それらポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂は、エチレンやプロピレンの単独重合体の他に、それらと他のオレフィンとの共重合体も当然に含まれる。
【００１８】
又、発泡剤としては、プロパン、ブタン、ペンタン等の低級脂肪族炭化水素及びモノクロロジフルオロメタン、トリクロロジフルオロエタン等のハロゲン化炭化水素からなる揮発型発泡剤、窒素、炭素ガス、酸素、空気等のガス状発泡剤、重炭酸ソーダ、重炭酸アンモニウム、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、トルエンスルホニルヒドラジド、アゾジカルボンアミド、ｐ，ｐ´−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド等からなる熱分解型発泡剤等が用いられる。これらの中でも、特に熱分解型発泡剤が望ましい。
【００１９】
これら発泡剤の使用量は、ポリオレフィン系樹脂１００重量部当り、通常０．１〜３０重量部である。又、この発泡剤とポリオレフィン系樹脂との混合方法としては、熱分解型発泡剤の場合は、該樹脂と直接混合して押出機に供給することができ、揮発型発泡剤やガス状発泡剤の場合は、例えばベント式押出機等のスクリュー中間部からこれらを溶融した該樹脂中に圧入することにより行われる。
【００２０】
本発明においては、上記ポリオレフィン系樹脂及び発泡剤以外に、ポリオレフィン系樹脂に慣用の酸化防止剤、無機充填剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、着色剤等の添加剤を、本発明の方法や発泡シートを使用する際に阻害とならないような範囲の量で使用することができる。
【００２１】
本発明で用いられる押出機は、一般的な単軸押出機を用いることができ、ポリオレフィン系樹脂は、押出機内で、発泡剤、更には必要に応じて用いられる上記添加剤と共に、１６０〜２３０℃で溶融混練され、その先端部のダイ出口からシート状に押出発泡される。
【００２２】
本発明の方法は、広い発泡倍率範囲の発泡シートの製造に適用できるが、特に発泡倍率が１．５〜５倍程度の発泡シートを製造する場合に適している。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
【００２４】
（実施例１）
図１に示す装置により発泡ポリオレフィンシートを製造した。
メルトフローレート３．０ｇ／１０分のポリプロピレン７０重量％とメルトインデックス０．３ｇ／１０分のポリエチレン３０重量％からなる樹脂混合物１００重量部及び熱分解型発泡剤（三共化成（株）製、商品名ＴＳ２１１）１．８重量部を押出機（５０ｍｍ中、Ｌ／Ｄ＝２８）に供給して、溶融混練し、幅５００ｍｍ、クリアランス１．０ｍｍのダイ出口２から押出発泡させてシート状発泡体とし、引き取りロール３で引き取り、外径が各２００ｍｍの冷却ロール６，７及び８で冷却、成形して、製品発泡ポリオレフィンシート９を得た。
【００２５】
この際の、引き取りロール３における引き取り角度θ（図２参照）は３０°、出口２と引き取りロール３のシート状発泡体の接点との距離ａ（図２参照）は２０ｍｍ、引き取りロール３のシート状発泡体の接点と冷却ロール６のシート状発泡体の接点との距離ｃは、１００ｍｍであった。又、この時の製品発泡ポリオレフィンシート９の引き取り速度（以下、表１その他で単に引取速度と表示する。）は、１．０ｍ／分又は１．２ｍ／分であった。
【００２６】
ダイ出口２付近（Ａ）及び冷却ロール６の前（Ｃ）のシート状発泡体並びに製品発泡シート９（Ｄ）のコルゲートマーク率を測定し、それらの結果を表１に示した。又、ダイ出口２でのネックインの有無、及び製品発泡シート９の皺の有無を観察し、それらの結果を表１に示した。
【００２７】
なお、コルゲートマーク率は、発泡シート及びシート状発泡体の全幅に対するコルゲートマークが発生したシート幅の割合である。
【００２８】
（実施例２）
図３に示す装置により発泡ポリオレフィンシートを製造した。
実施例１と同様にしてダイ出口２でシート状発泡体を形成させ、引き取りロール３，４及び５で引き取った後、外径が各２００ｍｍの冷却ロール６，７及び８で冷却、成形して、製品発泡ポリオレフィンシート９を得た。
【００２９】
この際の、引き取り角度θ（図２参照）は３０°、出口２と引き取りロール３のシート状発泡体の接点との距離ａ（図２参照）は２０ｍｍ、引き取りロール３のシート状発泡体の接点と引き取りロール４のシート状発泡体の接点との距離ｂは５０ｍｍ、引き取りロール４のシート状発泡体の接点と引き取りロール５のシート状発泡体の接点との距離ｂは５０ｍｍ、引き取りロール５のシート状発泡体の接点と冷却ロール６のシート状発泡体の接点との距離ｃは１００ｍｍであった。又、引取速度は、１．２ｍ／分又は１．４ｍ／分であった。
【００３０】
ダイ出口２付近（Ａ）、引き取りロール３の後（Ｂ）及び冷却ロール６の前（Ｃ）のシート状発泡体並びに製品発泡シート９（Ｄ）のコルゲートマーク率を測定し、それらの結果を表１に示した。又、ダイ出口２でのネックインの有無、及び製品発泡シート９の皺の有無を観察し、それらの結果を表１に示した。
【００３１】
（比較例１）
図４に示す従来の装置により発泡ポリオレフィンシートを製造した。
実施例１と同様にしてダイ出口２でシート状発泡体を形成させた後、直接冷却ロール６，７及び８で引き取ると共に冷却、成形して、製品発泡ポリオレフィンシート９を得た。なお、ダイ出口２と冷却ロール６のシート状発泡体の接点との距離は１００ｍｍであった。又、引取速度は、１．０ｍ／分又は１．２ｍ／分であった。
【００３２】
ダイ出口２付近（Ａ）及び冷却ロール６の前（Ｃ）のシート状発泡体並びに製品発泡シート９（Ｄ）のコルゲートマーク率を測定し、それらの結果を表１に示した。又、ダイ出口２でのネックインの有無、及び製品発泡シート９の皺の有無を観察して、それらの結果を表１に示した。
【００３３】
表１から明らなように、本発明の方法で得られた製品シートは、従来の方法により得られる製品シートに比べ、コルゲートマークの発生は大巾に改良され、又成形速度（引取速度）を上昇しても、ネックインや皺が発生しない。
【００３４】
【表１】

（実施例３，比較例２）
実施例１おいて、シート状発泡体の引き取り角度θを６０°（実施例３）又は２０°（比較例２）とし、かつ引取速度を１．２ｍ／分とした以外は、実施例１と同様にして発泡シート９を製造した。
【００３５】
場所Ａにおけるシート状発泡体のコルゲートマーク率を測定した所、それぞれ５％（実施例３）及び１８％（比較例２）であった。
【００３６】
（実施例４，比較例３）
実施例１おいて、ダイ出口２と引き取りロール３のシート状発泡体の接点との距離ａを５０ｍｍ（実施例４）又は７０ｍｍ（比較例３）とし、かつ引取速度を１．２ｍ／分とした以外は、実施例１と同様にして発泡シート９を製造した。
【００３７】
場所Ａにおけるシート状発泡体のコルゲートマーク率を測定した所、それぞれ１０％（実施例４）及び１５％（比較例３）であった。
【００３８】
（実施例５，比較例４）
実施例２において、ダイ出口２と引き取りロール３のシート状発泡体の接点との距離ａを表２に示す通りにし、かつ引取速度を１．２ｍ／分とした以外は、実施例２と同様に発泡シート９を製造した。
【００３９】
場所Ａにおけるシート状発泡体のコルゲートマーク率を測定すると共に、発泡シート９の皺の有無を観察し、それらの結果を表２に示した。
【００４０】
表２から、引き取り距離ａが本発明で規定される値を外れると、発泡倍率も充分に上がらず、又製品発泡シートの表面状態も劣ることが理解できる。
【００４１】
【表２】

【００４２】
【発明の効果】
本発明の方法により、コルゲートマークの発生が抑制され、高速発泡成形しても、ネックインが起らず、皺のない表面平滑な発泡ポリオレフィンシートを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法で用いられる装置要部の一概略断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】本発明の方法で用いられる装置要部の他の概略断面図である。
【図４】従来の方法で用いられる装置要部の概略断面図である。
【符号の説明】
１ダイ
２ダイ出口
３，４，５引き取りロール
６，７，８冷却ロール
９製品発泡シート

Claims

発泡剤を含むポリオレフィン系樹脂を加熱溶融しダイから押出発泡して形成されたシート状発泡体を、ダイ出口に近接させて設置した引き取りロールにより、該樹脂の押し出し方向に対して３０〜６０°の角度とすると共にダイ出口と上記引き取りロールの上記シート状発泡体の接点との距離を５〜５０ｍｍとして引き取った後、冷却ロールで成形することを特徴とする発泡ポリオレフィンシートの製造方法。
各引き取りロールの上記シート状発泡体の各接点間の距離を、それぞれ１００ｍｍ以内とした複数の上記引き取りロールにより、上記シート状発泡体を引き取ることを特徴とする請求項１に記載の発泡ポリオレフィンシートの製造方法。
上記冷却ロールと最も近接する上記引き取りロールの上記シート状発泡体の接点と上記冷却ロールの上記シート状発泡体の接点との距離を１５０ｍｍ以内として引き取り、成形することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発泡ポリオレフィンシートの製造方法。