JPH0467494B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱可塑性樹脂を成形材料として樹脂
シート、フイルム等を製造する熱可塑性樹脂シー
ト類の製造方法に関する。

〔背景技術とその問題点〕

従来より、ポリプロピレンやポリエチレン等の
結晶性熱可塑性樹脂は、熱可塑性による成形の容
易性からシートとして、また容器として各種包装
分野等に利用されている。

ところで、前記ポリプロピレン等に代表される
結晶性熱可塑性樹脂シート類の製造においては、
このシート類の透明性を改善するために急冷して
結晶形態を制御することが行われている。このよ
うな急冷法としては、水冷が最も効率的である
が、押出ダイより押出された樹脂膜状体を均一に
冷却することが困難であるという問題があり、そ
こで、本発明者達は樹脂膜状体を均一に水冷する
方法として冷却水の流下する多段スリツトを用い
る方法を既に提案した（特開昭58−203018号）。

しかしながら、前記方法により冷却条件等を制
御しても、その冷却効果には自ずと限界があり、
成形品としての樹脂シート類の透明性、表面均一
性等は必ずしも満足できるものではなかつた。

そこで、本発明者達が種々研究した結果、押出
した樹脂膜状体が冷却水に接する前の溶融樹脂の
段階、すなわち、樹脂押出機への材料供給から押
出しまでの段階における押出条件の影響が大きい
ことを見い出し、押出条件として押出機の先端部
に応力緩和部を設けた押出機を用いる方法を案出
し、この押出条件とスリツト水冷法を組み合わせ
て用いる方法を提案した（特願昭60−287512号、
特願昭61−202146号）。しかし、これらの方法は
優れた方法であるが、装置の選択が限られるこ
と、混練性と緩和性と押出安定性を併せて満足さ
せることが困難であること等の問題点もあり、よ
り優れた製造方法が望まれていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、透明性等の特性に優れた樹脂
シート類を、装置選択の範囲が広い装置を用いて
高速度、かつ安定性よく製造する方法を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本発明は、樹脂シート類の透明性が溶融樹脂膜
状体の水冷状態により異なり、かつ、この水冷の
効果の限界が樹脂押出形成段階の押出条件と密接
に関連し合うことに着目してなされたもので、樹
脂膜状体の水冷は、入口において実質的に冷却水
が滞留しないように流下するスリツト中に導入走
行させて行う一方、押出条件は、十分な混練と応
力緩和とを行うようにしたものであり、この十分
な混練と応力緩和とを１台の押出機で達成しよう
とすると、特殊なスクリユー構造が必要となつて
装置の選択の範囲が限られるため、本発明では十
分な溶融混練を目的とす押出機と、十分な応力緩
和を目的とする押出機とを分離することによつて
装置選択の範囲を限ることなく、良好な光学特性
の熱可塑性樹脂シート類を得るようにしたもので
ある。

従つて、本発明では、十分な溶融混練を行うた
め、圧縮比が２以上、好ましくは３以上とされ、
スクリユーの先端にトーピード等からなる均一混
練向上部を有する高混練型の第１の押出機を用い
るとともに、十分な応力緩和を行うため、圧縮比
が２未満、好ましくは1.5以下、通常、圧縮比１
程度の定常押出機能を有する低混練型の第２の押
出機を用いるとともに、第１の押出機および第２
の押出機を各押出機の出口圧力の差が一定となる
ように制御し、第１の押出機で熱可塑性樹脂を混
練して溶融状態の樹脂として第２の押出機に接続
管を介して押出し、第２の押出機では十分な応力
緩和をしつつ表面特性に優れかつ均一な品質の樹
脂膜状体としてダイから押出し、この膜状体を前
述のように冷却水が滞留しないように流下するス
リツト中に導入して冷却して透明性等の光学特性
を良好にしたものである。

〔実施例〕

以下、本発明の製造方法を実施する装置の一実
施例を添付図面に基づいて説明する。

まず、本発明で用いる熱可塑性樹脂としては、
ポリプロピレン系樹脂、例えばポリプロピレンの
ホモ重合体、あるいはプロピレンと20％以下の他
のα−オレフインとのランダム共重合体、さらに
これらのブレンドが該当し、このブレンドには多
段重合法で得られるブレンドも含まれる。その他
にも、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹
脂とポリエチレン系樹脂やエラストマーとの混合
物、ポリエステル、ポリアミドなどの利用も可能
である。さらに、これらに類似の樹脂、無水マイ
レン酸などをグラフト変性したポリオレフイン樹
脂などの接着性樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重
合体などの易溶着性樹脂、エチレン−ビニルアル
コール共重合体、ポリアミド、ポリエチレンテレ
フタレートなどのガスバリア樹脂などとの共押出
多層シートにも適用可能である。

第１図には、本実施例の全体構成が示され、樹
脂供給用ホツパ１１を備えた単軸あるいは二軸の
高混練型の第１の押出機１０には接続管１９を介
して単軸の低混練型の第２の押出機２０が接続さ
れ、この第２の押出機２０には定量押出しのため
のギヤポンプ２９を介してダイ３０が接続され、
このダイ３０から樹脂膜状体が押出されるように
なつている。このダイ３０の下方位置には、ダイ
３０から押出された樹脂膜状体を冷却するスリツ
ト冷却装置が設けられている。このスリツト冷却
装置は、前記既提案（特願昭60−287512号）の装
置に対応するものである。

スリツト冷却装置は、冷却水が流下するスリツ
ト３１および冷却水を整流するための多孔性整流
体３２を備えた上段水槽３３と、この上段水槽３
３の下段側に配置され前記スリツト３１の真下に
位置するスリツト３５を備えた下段水槽３６と、
この下段水槽３６のさらに下方に配置された水槽
３７と、押出された樹脂膜状体３８を挟圧して樹
脂膜状体３８の走行速度を一定に維持する挟圧ロ
ール３９，４０と、水槽３７内を通過された樹脂
膜状体３８を引取るためのロール４１，４２と、
樹脂膜状体３８を所定熱処理するロール群４３
と、水槽３７内に流下して冷却器４４により冷却
された冷却水を必要に応じて上段水槽３３および
下段水槽３６に循環させるポンプ４５とを含んで
構成されている。

前記スリツト冷却装置において、押出ダイ３０
より押出された樹脂膜状体３８は、冷却水が流下
する上段水槽３３および下段水槽３６のスリツト
３１および３５に導入され、挟圧ロール３９，４
０を介して水槽３７内の冷却水を通り、引取りロ
ール４１，４２により引取られた後、ロール群４
３にて必要により所定の熱処理が行われて樹脂シ
ート成形が完了する。この際、前記スリツト３１
および３５からの冷却水の流下速度は、樹脂膜状
体３８の走行速度より大とされ、樹脂膜状体３８
に対する接触冷却水の量が増大されて冷却効果の
向上が図られるようになつている。なお、上段ス
リツト３１への冷却水の流入は、スリツト入口部
での冷却水の滞留が生じないようにすることが好
ましく、このために上段水槽３３の水位は低く保
つことが必要である。ここにおいて滞留が生じる
と溶融樹脂膜状体の不均一冷却を生じ、外部ヘイ
ズの低いシート類を得ることができない。

なお、第１図には、二段スリツト冷却の場合の
好ましい場合を示したが、シート類の厚み、成形
速度などによつては、上段スリツト３１のみでも
十分である。

第２図には、本実施例に用いられる第１の押出
機１０の単軸の一例が示されている。この押出機
１０は、樹脂ペレツト供給用のホツパ１１および
フイルタ１２を備えたシリンダ１３と、このシリ
ンダ１３内に装備されたスクリユー１４とを含ん
で構成されている。

この際、第１の押出機１０のスクリユー１４と
しては、その形状等に特に制限はなく、たとえ
ば、樹脂供給部、圧縮部、計量化部を有する一般
的な高混練型スクリユーを用いることができ、ス
クリユー先端部にトーピード、ダルメージなどの
混練、混合を促進する部分を有するものが用いら
れる。

すなわち、第１の押出機１０では、樹脂の残留
応力を特に低くすることは必要なく、高速で、均
一な混練押出ができればよく、高圧縮、高せん断
のスクリユーが一般に用いられる。

第２図に示されるスクリユー１４は、その先端
にトーピードからなる均一混練向上部１５を備え
るとともに、このスクリユー１４は減速機１６を
介してモータ１７により回転駆動され、スクリユ
ー１４の回転に伴いホツパ１１から供給された樹
脂ペレツトは溶融可塑化されながら十分に混練さ
れ、スクリユー１４の推進力によりフイルタ１２
を通過して接続管１９へと圧送されるようになつ
ている。

この高混練型の第１の押出機１０は、スクリユ
ー１４の溝深さが、樹脂供給側から樹脂押出側に
向つて順次浅くなることで圧縮比が高められ、こ
の圧縮比は２以上、好ましくは３以上とされ、こ
の第１の押出機１０により溶融樹脂は十分混練さ
れるようになつている。この際、圧縮比が２未満
であると、樹脂の不必要な滞留を招くとともに、
初期混練不足をきたすので好ましくない。また、
スクリユー１４の形式は、どのようなものでもよ
く、等ピツチで溝深さが変化するタイプ、溝深さ
一定でピツチが変化するタイプでもよい。均一混
練向上部１５は、例えば前記トーピードまたは周
面に軸方向の条溝加工したダルメージ等のトーピ
ードの変形などであり、ここで樹脂の流れに抵抗
が与えられ、剪断により樹脂の均一溶融、混練が
なされる。この均一混練向上部１５と、シリンダ
１３の内壁との間隙は、小さくされて剪断が大き
くなるようにされている。また、均一混練向上部
１５の長さは、例えばトーピードを用いた場合、
通常、スクリユー直径Ｄの0.1〜２倍、好ましく
は0.2〜1.5倍であり、均一混練向上部１５とシリ
ンダ１３との平均空隙断面積は、スクリユー１４
の平均空隙断面積の例えば1/2〜1/20、好ましく
は1/3〜1/15の範囲である。具体的には、トーピ
ード部分の長さにもよるが、シリンダー壁との空
隙は、スクリユー直径Ｄの1/150〜1/20、好まし
くは1/100〜1/30である。しかしながら、これら
の値は、樹脂の種類、区間長さ等によつて最適の
ものを選定することが必要である。この際、均一
混練向上部１５がトーピードであれば構造が最も
簡易である。

第３図には、本実施例に用いられる第２の押出
機２０の一例が示されている。この押出機２０
は、前記接続管１９が接続されるとともにフイル
タ２１を備えたシリンダ２２と、このシリンダ２
２内に装備されたスクリユー２３とを備えて構成
されている。

前記スクリユー２３としては、溝深さが比較的
深い緩（低）圧縮、低せん断スクリユーが用いら
れている。このスクリユー２３は減速機２４を介
してモータ２５により回転駆動され、スクリユー
２３の回転に伴い接続管１９から供給された十分
混練された溶融樹脂が応力緩和されながら、スク
リユー２３の推進力によりフイルタ２１を通過し
てギヤポンプ２９へと送られ、このギヤポンプ２
９で押出量が定量とされて前記ダイ３０に押出さ
れ、樹脂膜状体３８とされる。

この低混練型の第２の押出機２０におけるスク
リユー２３の圧縮比は２未満とされ、好ましくは
1.5以下、通常、圧縮比１のストレートスクリユ
ーが用いられ、圧縮比0.5のものでもよい。ここ
で溶融樹脂の計量（吐出量の調整）が行われると
ともに、溶融樹脂中に残留する剪断応力が緩和さ
れ、更に、溶融樹脂の冷却の均一化も行われる。
この冷却にあたり、必要に応じてシリンダ２２、
スクリユー２３の強制冷却が行わえる。この第２
の押出機２０では残留剪断応力を除去することが
主目的であり、高混練、高剪断は生じないような
構造とされている。

なお、第２の押出機２０は、例えば第４図に示
される構造としてもよい。第４図に示される第２
の押出機２０は、シリンダ２２の先端に延長シリ
ンダ２６がフランジ接続されることにより、スク
リユー２３の先端側にはスクリユーのない非混練
部２７が形成されたものであり、これによつても
前述と同様以上に、樹脂の剪断応力を十分に緩和
させることができる。また、本明細書中における
圧縮比とは、各々の構造部においてスクリユーの
ピツチが一定の場合における「（樹脂流入端部の
溝深さ）／（樹脂押出端部の溝深さ）」を意味す
る。

前記第１、第２の押出機１０，２０にあつて
は、各モータ１７，２５は図示しない速度制御器
により適宜な運転バランスをとるよう制御され
る。例えば、第１、第２の押出機１０，２０の出
口圧力を検出し、これらの圧力差が一定となるよ
う第１の押出機１０のモータ１７の回転数を制御
するなどして行われる。また、第１、第２の押出
機１０，２０におけるスクリユーの全長Ｌと直径
Ｄとの比Ｌ／Ｄは特に限定はなく、第１の押出機
１０にあつては10〜30、第２の押出機２０にあつ
ては５〜40となるように設計される。また、第
１、第２の押出機１０，２０においては、スクリ
ユー径は第１の押出機１０が比較的小さく、第２
の押出機２０が比較的大きくされ、スクリユー回
転数は第１の押出機１０が大きく、第２の押出機
２０が小さくされ、さらに、成形温度は、せん断
発熱も含めて、第１の押出機１０が高く、第２の
押出機２０が低くされ、この第２の押出機２０は
前述のように必要に応じて冷却される。

このように本実施例によれば、溶融樹脂膜状体
３８の押出しにあたり、押出機を均一溶融混練を
目的とする高混練型の第１の押出機１０と、応力
緩和を目的とする低混練型の第２の押出機２０と
に分離したから、特殊形状のスクリユーを備えた
押出機を用いることなく押出安定性を良好にで
き、各押出機１０，２０はその目的に応じた最良
の設計ができるから、装置の選択性を広くでき、
運転条件の選定範囲も広くできる。また、混練性
と応力緩和、高速成形性と低温押出という相反す
る問題を同時に満足することができ、高速安定成
形が可能となつて低製造コスト、省エネルギーを
図ることができる。さらに、混練性が良好、応力
緩和が十分なことから、表面特性の優れたシート
類の押出しが可能となり、スリツト冷却装置によ
る迅速、十分な冷却とも相俟つて透明性、光沢性
等の光学特性の良好なシート類が得られる。特
に、第１の押出機１０のスクリユー１４の先端に
トーピードからなる均一混練向上部１５を設けた
ので、剪断により樹脂を均一に溶融でき、かつ十
分に混練することができて混練性を良好にできる
とともに、第２の押出機２０により樹脂の応力を
十分に緩和でき、さらに各押出機１０，２０をそ
の出口圧力差が一定となるように制御しているの
で、品質が均一で表面特性の優れたシート類の押
出しができ、光学特性の良好なシート類が得られ
る。

なお、本発明の実施にあたり、第１、第２の押
出機１０，２０は前述の第２〜４図の構造のもの
に限らず、本発明の目的を達成しうる他の構造の
ものであつてもよく、かつ、押出機１０，２０以
外の装置も第１図の構成に限定されない。例え
ば、ギヤーポンプ２９は必ずしも必要なものでは
なく、また、必要に応じて第１の押出機１０の出
口側にスタテイツクミキサを設置することも可能
である。

さらに、スタテイツクミキサは第２の押出機２
０の出口側、または、ギヤーポンプ２９の出口側
に設置することも可能である。

〔発明の効果〕 上述のような本発明によれば、選択性の広い装
置を用いることがき、最適押出条件と水冷条件と
により、従来より透明性、光沢性がより向上され
た熱可塑性樹脂シート類を高速でかつ安定して製
造できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱可塑性樹脂シート類の
製造方法に適用される装置の全体構成図、第２図
は前記装置に用いられる第１の押出機の一例を示
す断面図、第３図は前記装置に用いられる第２の
押出機の一例を示す断面図、第４図は第２の押出
機の変形例を一部を示す断面図である。 １０……第１の押出機、１９……接続管、２０
……第２の押出機、３０……ダイ、３１，３５…
…スリツト、３８……樹脂膜状体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱可塑性樹脂をスクリユーの先端に均一混練
   向上部を有しかつ圧縮比が２以上とされた高混練
   型の第１の押出機により混練して溶融状態の樹脂
   として押出し、この溶融状態の樹脂を接続管を介
   して圧縮比が２未満とされた低混練型の第２の押
   出機に供給し、この第２の押出機により応力を緩
   和した溶融樹脂をダイから樹脂膜状体として押出
   し、この樹脂膜状体を、入口において実質的に冷
   却水が滞留しないように流下するスリツト中に導
   入走行させて冷却するとともに、前記第１の押出
   機および第２の押出機を各押出機の出口圧力の差
   が一定となるように制御することを特徴とする熱
   可塑性樹脂シート類の製造方法。