JP3814140B2 - Plastic sheet manufacturing equipment and manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳型重合法を利用して、特にサイズの大きなプラスチックシートを製造するのに適したプラスチックシートの製造装置と製造方法に関する。
【従来の技術】
【0002】
2枚の鋳型の間で、メチルメタクリレート単量体またはメチルメタクリレート単量体とその重合体を含む液状組成物(通常、シロップと呼ばれる)を重合させてメタクリル樹脂板を製造する方法は、鋳型重合法または注型重合法としてよく知られている。前記鋳型としては、主にガラス板またはステンレス板が使用されている。
【0003】
鋳型重合法では、図3に示すように、鋳型である上板50および下板51の間に、型枠となるシール材53を配置して重合成形用セル54となし、このセル54内に成形材料52を封入し、さらに得られる成形シートの厚さを規制するために、セル54の周縁に多数のクランプ55を嵌めこんだ状態で、重合工程に搬送し、空気浴または水浴中で加熱してメタクリル樹脂板等のプラスチックシートを得る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
製造するプラスチックシートのサイズが大きい場合(例えば一辺が10m近いシートの場合)、大きな重合成形用セル54を準備し、これに成形材料52を封入し、重合工程に搬送して、空気浴または水浴中で加熱し重合させる必要があるため、運搬等の取扱いが非常に困難であり、さらに重合工程に大型の熱風炉等が必要となり、設備費が膨大なものになる。
また、成形材料52を封入した重合成形用セル54を空気浴で加熱し重合させる場合、製造する成形シートのサイズが大きいほど、またシート厚が大きいほど、成形シートの厚さ分布が大きくなるという問題がある。
【0005】
従って、本発明の目的は、たとえサイズの大きなプラスチックシートであっても、大型の設備を必要とせずに簡単に製造することができ、かつシートの厚さ分布差を小さくすることができるプラスチックシートの製造装置および製造方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のプラスチックシートの製造装置は、単量体または単量体を含む液状組成物を封入するために所定の間隙をもって対向した一対の伝熱板からなる鋳型と、前記伝熱板の非接液面に配設され熱媒が流れる複数のヒートパイプとを備え、前記一対の伝熱板は、それぞれ補強フレームに複数のジャッキボルトによって保持されており、前記ジャッキボルトは、一端が補強フレームに該補強フレームから前進・後退自在に取付けられると共に、他端にフランジ部が設けられ、このフランジ部が伝熱板の面に沿った縦方向および横方向にスライド自在に係止する被係止部を前記伝熱板の非接液面に設けたことを特徴とする。
【0007】
このように、本発明によれば、鋳型となる一対の伝熱板の非接液面に複数のヒートパイプを設け、このヒートパイプ内に熱媒を流すようにしたので、熱媒の熱がヒートパイプから伝熱板に伝わり、この熱で一対の伝熱板間に封入された単量体または単量体を含む液状組成物を加熱し重合させることができる。
【0008】
また、本発明によれば、前記一対の伝熱板は、それぞれ補強フレームに複数のジャッキボルトによって保持されると共に、前記ジャッキボルトは、一端が補強フレームに該補強フレームから前進・後退自在に取付けられ、他端にフランジ部が設けられ、このフランジ部が伝熱板の面に沿った縦方向および横方向にスライド自在に係止する被係止部を前記伝熱板の非接液面に設ける。これにより、伝熱板の水平度および平坦度をジャッキボルトを操作することによって調整することができ、かつ伝熱板のたわみも補正できるため、製造されるシートの厚さ分布を均一なものにすることができる。
【0009】
さらに、本発明にかかるプラスチックシートの製造方法は、前記した製造装置を用いて、単量体または単量体を含む液状組成物の鋳型重合を行うものである。より詳しくは、本発明の方法は、ジャッキボルトを操作して鋳型となる一対の伝熱板の水平出しを行った後、単量体または単量体を含む液状組成物を前記一対の伝熱板の間に封入し、この伝熱板の非接液面に取付けられたヒートパイプ内に熱媒を流して伝熱板を加熱し前記単量体または単量体を含む液状組成物の鋳型重合を行うことを特徴とする。
これにより、空気浴または水浴の場合のような大型の設備を要することなく、大サイズのプラスチックシートを簡単に、かつシートの厚さ分布差を小さく製造することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図1および図2に基づいて説明する。図1はこの実施形態にかかるプラスチックシートの成形用セルの一部を示している。すなわち、この成形用セルは、鋳型として一対の伝熱板1、2(以下の説明では上板1および下板2ということがある)を有し、液状の成形材料を封入するために所定の間隙Cをもって対向している。伝熱板1、2の対向する接液面周縁部には、型枠となり、かつ成形されるの厚さを規制するための弾性シール材3が設けられる。また、各伝熱板1、2の非接液面には複数のヒートパイプ4,5が所定間隔で配設されている。
【0011】
伝熱板1、2としては、熱伝導性が高く、かつ表面が平坦で、樹脂シートへの異物混入の原因とならず、しかも充分大きなサイズのものが入手可能な板材が挙げられる。このような板材としては、例えばステンレス板、アルミニウム板、銅板等が挙げられ、特にステンレス板を使用するのが好ましい。伝熱板1、2の接液面は、成形されたプラスチックシートとの離型性を高めるため、鏡面仕上げされている。
【0012】
前記液状の成形材料としては、塊状重合が可能な単量体または該単量体とその重合体とを含むシロップ、さらにこれに重合開始剤を加えた液状組成物が使用される。前記単量体としては、例えばメチルメタクリレートが代表例として挙げられるが、その他にコモノマーとしてメチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2‐エチルヘキシルアクリレート、スチレン等を含有する(メタ)アクリル酸系樹脂、アクリル系ゴム、ジエン系ゴムを含有する耐衝撃性(メタ)アクリル酸系樹脂、ポリスチレン系樹脂等の塊状重合が可能な樹脂の単量体も使用可能である。
前記弾性シール材3は、型枠となるものであって、ポリ塩化ビニル、ポリエステル等からなる。
【0013】
ヒートパイプ4,5としては、図1に示すように、断面四角形の角形ヒートパイプを使用するのが、伝熱板1、2との接触面積が大きくなり、熱交換を効率よく行わせるうえで好ましい。ヒートパイプ4,5の材質は、熱伝導率の高いものを使用するのがよく、例えばステンレス、アルミニウム、銅等が挙げられ、特に銅を使用するのが好ましい。
【0014】
また、熱交換を高効率で行わせるうえで、ヒートパイプ4,5はそれぞれ伝熱板1、2の非接液面に密着して取付けられているのが好ましい。このため、ヒートパイプ4,5は熱伝導性の接着剤にて伝熱板1、2の非接液面に接着されている。熱伝導性の接着剤としては、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にグラファイト、ステンレス等の熱伝導性物質を10〜90重量%程度混合したものが使用可能である。
【0015】
熱伝導性の接着剤はヒートパイプ4,5の裏面および/または伝熱板1、2の非接液面の全面にコテ、ヘラ等で均一に塗布し硬化させる。このとき、ヒートパイプ4,5と伝熱板1、2との間に介在する接着剤層の厚さは、約2mm以下、好ましくは1mm以下であるのがよく、これよりも厚さが大きくなると,熱交換効率が低下するおそれがある。
ヒートパイプ4,5内を流れる熱媒としては、例えば温水、高沸点有機溶媒あるいはそれらの混合物等がいずれも使用可能であり、特に、取扱いの容易な温水を使用するのが好ましい。温水の場合、100℃以上の高温が必要な場合には、加圧して使用する。
【0016】
伝熱板1,2は、図2に示すように、ジャッキボルト8,9によって補強フレーム6,7に保持される。すなわち、伝熱板の上板1の場合、図2(a)に示すように、ジャッキボルト8は一端が補強フレーム6に設けた挿通孔10を挿通して、先端部がナット12と螺合する。一方、ジャッキボルト8の他端にはフランジ部14が一体に取付けられており、このフランジ部14が伝熱板1の非接液面に設けた被係止部16に係止する。これにより、伝熱板1はジャッキボルト8によって補強フレーム6に吊持される。
また、伝熱板2の場合、図2(b)に示すように、ジャッキボルト9は一端が補強フレーム7に設けたねじ孔11に螺合し、さらに先端部がナット13と螺合することにより、フレーム7に固定されている。一方、ジャッキボルト9の他端にはフランジ部15が一体に取付けられており、このフランジ部15が伝熱板2の非接液面に当接することにより、伝熱板2はジャッキボルト9に保持される。
【0017】
伝熱板1、2はそれぞれ複数個所、例えば非接液面の縦方向および横方向に等間隔で配設したジャッキボルト8,9によって保持される。そして、各ジャッキボルト8,9に螺合したナット12,13およびジャッキボルト8,9を回してジャッキボルト8,9を前進または後退させることにより、伝熱板1、2の水平度および平坦度を調整する。ジャッキボルト8,9による伝熱板1、2の保持位置は、少なくとも伝熱板1、2の四隅付近であればよいが、伝熱板1、2のたわみを補正するうえからは、前記のように非接液面の縦方向および横方向に所定間隔で複数個配設するのが好ましい。
【0018】
前記被係止部16,17は、中央部にスリット18,19が設けられており、このスリット18,19をジャッキボルト8,9の本体が挿通する。伝熱板の上板1ではスリット18の内側縁部にフランジ部14が当接して上板1を保持する。一方、下板2では、フランジ部15が下板2を直接支持しているが、全てのフランジ部15が下板2に接していなくてもよい。例えば、歪調整のため、端部付近のジャッキボルト9で下板2を支え、中央部のジャッキボルト9のフランジ部15が被係止部17のスリット19の内側縁部に係止して、下板2を引っ張る場合もある。
いずれの場合も、スリット18,19とジャッキボルト8,9の本体との間、および被係止部16,17の内側壁とフランジ部14,15との間には間隙が形成されているので、伝熱板1、2は、ジャッキボルト8,9に対して、伝熱板1、2の面に沿った縦方向および横方向(図2(b)のxおよびy方向)にスライド可能である(但し、y方向はスリット18,19の長手方向に沿った方向である)。このため、伝熱板1、2と補強フレーム6,7との間で熱膨張差が生じても、該膨張差を逃がすことができる。
【0019】
また、ジャッキボルト8は補強フレーム6の挿通孔10を挿通しているだけであるから、上板1と下板2との間に挟持される成形材料が加熱重合時に液膨張して上板1が浮き上がった場合でも、これに伴ってジャッキボルト8も浮き上がるので、このような液膨張をも逃がすことができる。
なお、上板1と下板2との間隙、従って製造されるシートの厚さ分布は、ジャッキボルト8,9を固定フレーム6,7に対して前進または後退させることにより調整される。
【0020】
次に、本発明の製造装置を用いて鋳型重合にてプラスチックシートを製造する方法を説明する。まず、前記のようにして伝熱板1,2の水平出しを行った後、下板2の接液面周縁に型枠となるシール材3を取付け、その上に上板1を置き組枠した後、シール材3の内部に原料となる単量体または単量体を含む液状組成物を注液する。この状態で、上板1および下板2に取付けられたヒートパイプ4,5内に熱媒を通して上板1および下板2を加熱し単量体または単量体を含む液状組成物の鋳型重合を行う。重合温度は、通常50〜90℃、好ましくは60〜80℃である。重合時間は、通常30〜60時間である。重合後、必要に応じて110〜130℃程度の熱処理を行ってもよい。
【0021】
重合過程で生じる伝熱板1、2と補強フレーム6,7との間の熱膨張差および液膨張は、前記のようにして補正されるので、伝熱板1、2が撓んだり、変形することがないので、寸法精度の高いシートが得られる。
【0022】
【実施例】
以下、実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
【0023】
実施例
鋳型となる伝熱板1、2として、縦9200mm、横3900mm、厚さ20mmのステンレス板(SUS304)を用いた。各伝熱板1、2の非接液面には、図1に示すような角形の銅製ヒートパイプ4,5(肉厚2mm、外形寸法:縦11mm×横30mm×長さ3900mm)を一定間隔でそれぞれ96本取付けた。ヒートパイプの取付けは、高熱伝導性の接着剤(ニチアス社製の「サーモコンR」)にて行った。この接着剤層の厚さは約0.5mmであった。そして、各伝熱板1、2は、図2に示すように、非接液面に等間隔で配設したそれぞれ171本のジャッキボルト8,9で補強フレームに係止保持させた。
ジャッキボルト8,9にて、両伝熱板1、2の水平出しを行い、下板2の接液面周縁に型枠となるシール材3を取付け、上板1をその上に置き組枠した後、メチルメタクリレートに重合開始剤を添加した液状組成物を注入し、伝熱板1、2で封入した。そして、ヒートパイプ4,5内に熱媒として加圧温水を流し、50〜120℃で40時間の重合を行い、縦8500mm、横3500mm、厚さ34mmのアクリルシートを得た。得られたアクリルシートは、1枚のシート内での厚さ最大値が36mmで、最小値が32mmであり、厚さ分布差が小さかった。
【0024】
【発明の効果】
本発明の製造装置および製造方法によれば、ヒートパイプ内を流れる熱媒の熱で伝熱板を加熱し、一対の伝熱板間に封入された単量体または単量体を含む液状組成物を重合させるため、たとえサイズの大きなプラスチックシートであっても、大型の設備を必要とせずに簡単に製造することができるという効果がある。
また、本発明では、前記一対の伝熱板をそれぞれ複数のジャッキボルトによって補強フレームに保持させると共に、前記ジャッキボルトは、一端を補強フレームに該補強フレームから前進・後退自在に取付け、他端にフランジ部を設け、このフランジ部が伝熱板の面に沿った縦方向および横方向にスライド自在に係止する被係止部を前記伝熱板の非接液面に設けることにより、伝熱板の水平度、平坦度をジャッキボルトを操作することによって調整することができ、かつ伝熱板のたわみも補正できるため、製造されるシートの厚さ分布を均一なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかるプラスチックシートの製造装置を示す一部破断斜視図である。
【図2】 (a)および(b)はそれぞれ上板および下板の保持構造を示す概略断面図である。伝熱板
【図3】通常のプラスチックシートの成形用セルを示す一部破断斜視図である。
【符号の説明】
1 伝熱板(上板)
2 伝熱板(下板)
3 シール材
4 ヒートパイプ
5 ヒートパイプ
6 補強フレーム
7 補強フレーム
8 ジャッキボルト
9 ジャッキボルト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plastic sheet manufacturing apparatus and a manufacturing method particularly suitable for manufacturing a plastic sheet having a large size by using a template polymerization method.
[Prior art]
[0002]
A method for producing a methacrylic resin plate by polymerizing a methyl methacrylate monomer or a liquid composition (usually called syrup) containing a methyl methacrylate monomer and a polymer thereof between two molds is described in the following. It is well known as legal or cast polymerization. As the mold, a glass plate or a stainless plate is mainly used.
[0003]
In the mold polymerization method, as shown in FIG. 3, a sealing
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When the size of the plastic sheet to be manufactured is large (for example, a sheet having a side of about 10 m), a large
Further, when the
[0005]
Accordingly, an object of the present invention, even at a large plastic sheet size, can be easily manufactured without requiring a large equipment, and Ru can be reduced thickness distribution difference sheet plastic It is to provide a sheet manufacturing apparatus and a manufacturing method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An apparatus for producing a plastic sheet of the present invention for solving the above-described problem is a mold comprising a pair of heat transfer plates facing each other with a predetermined gap in order to enclose a monomer or a liquid composition containing a monomer, A plurality of heat pipes that are disposed on a non-wetted surface of the heat transfer plate and through which a heat medium flows , and the pair of heat transfer plates are respectively held by a plurality of jack bolts on a reinforcing frame; One end is attached to the reinforcing frame so as to be able to move forward and backward from the reinforcing frame, and the other end is provided with a flange portion, and the flange portion is slidable in the vertical and horizontal directions along the surface of the heat transfer plate. A locked portion to be locked is provided on a non-wetted surface of the heat transfer plate .
[0007]
Thus, according to the present invention, a plurality of heat pipes are provided on the non-wetted surfaces of a pair of heat transfer plates serving as a mold, and the heat medium flows through the heat pipes. The liquid transmitted from the heat pipe to the heat transfer plate and sealed with the heat between the pair of heat transfer plates can be heated and polymerized.
[0008]
Further, according to this onset bright, the pair of heat transfer plates, is held by a plurality of jack bolt each reinforcing frame, the jack bolt has one end freely advance and return from the reinforcing frame to the reinforcing frame A non-liquid contact surface of the heat transfer plate is attached to the other end, and a flange portion is provided on the other end, and the flange portion is slidably locked in the vertical and horizontal directions along the surface of the heat transfer plate. Provided . As a result, the horizontality and flatness of the heat transfer plate can be adjusted by operating jack bolts, and the deflection of the heat transfer plate can also be corrected, so that the thickness distribution of the manufactured sheet is made uniform. can do.
[0009]
Furthermore, the method for producing a plastic sheet according to the present invention performs template polymerization of a monomer or a liquid composition containing the monomer using the production apparatus described above. More particularly, the method of the present invention, after the leveling of the pair of heat transfer plate as a template to operate the jack bolt, a monomer or monomer pair of heat transfer liquid composition comprising A template of a liquid composition containing the monomer or the monomer is heated by flowing a heating medium in a heat pipe attached to the non-wetted surface of the heat transfer plate and heating the heat transfer plate. It is characterized by performing.
Thus, a large plastic sheet can be produced easily and with a small thickness distribution difference without requiring a large facility as in the case of an air bath or a water bath.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows a part of a plastic sheet molding cell according to this embodiment. In other words, this molding cell has a pair of
[0011]
Examples of the
[0012]
As the liquid molding material, a monomer capable of bulk polymerization or a syrup containing the monomer and a polymer thereof, and a liquid composition obtained by adding a polymerization initiator to the syrup are used. A typical example of the monomer is methyl methacrylate, but in addition, (meth) acrylic acid-based resin, acrylic resin containing methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, styrene, etc. as comonomers. Resin monomers capable of bulk polymerization such as impact-resistant (meth) acrylic acid-based resins and polystyrene-based resins containing diene rubbers can also be used.
The elastic sealing material 3 serves as a mold and is made of polyvinyl chloride, polyester or the like.
[0013]
As the
[0014]
In order to perform heat exchange with high efficiency, the
[0015]
The heat conductive adhesive is uniformly applied with a trowel, a spatula or the like on the back surface of the
As the heat medium flowing in the
[0016]
As shown in FIG. 2, the
In the case of the
[0017]
The
[0018]
The locked
In any case, a gap is formed between the
[0019]
Further, since the
The gap between the
[0020]
Next, a method for producing a plastic sheet by mold polymerization using the production apparatus of the present invention will be described. First, after the
[0021]
Since the thermal expansion difference and liquid expansion between the
[0022]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0023]
As the
The
[0024]
【The invention's effect】
According to the manufacturing apparatus and the manufacturing method of the present invention, the heat transfer plate is heated by the heat of the heat medium flowing in the heat pipe, and the liquid composition containing the monomer or the monomer enclosed between the pair of heat transfer plates Since the product is polymerized, there is an effect that even a large plastic sheet can be easily manufactured without requiring a large facility.
Further, in the present invention, the pair of heat transfer plates are respectively held on the reinforcing frame by a plurality of jack bolts , and one end of the jack bolt is attached to the reinforcing frame so as to be able to advance and retract from the reinforcing frame, and the other end is attached to the other end. A flange portion is provided, and a hooked portion is provided on the non-wetted surface of the heat transfer plate so that the flange portion is slidably locked in the vertical and horizontal directions along the surface of the heat transfer plate. Since the levelness and flatness of the plate can be adjusted by operating jack bolts, and the deflection of the heat transfer plate can also be corrected, the thickness distribution of the manufactured sheet can be made uniform.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially broken perspective view showing a plastic sheet manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are schematic sectional views showing holding structures for an upper plate and a lower plate, respectively. FIG. 3 is a partially broken perspective view showing a normal plastic sheet molding cell.
[Explanation of symbols]
1 Heat transfer plate (upper plate)
2 Heat transfer plate (lower plate)
3 Sealing material 4
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