JPH10323892A - ポリオレフィンシートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透明性に優れ、機械的物性がより一層改善さ
れたポリオレフィンシートの製造方法を提供する。 【解決手段】 ポリオレフィンを主成分とするシートを
延伸した後、該ポリオレフィンの融点をＴ℃としたとき
に、（Ｔ−２５）℃〜（Ｔ＋５）℃の範囲の温度で加熱
しつつ圧縮し、さらに好ましくは、加熱圧縮後に再延伸
するポリオレフィンシートの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、延伸によりポリオ
レフィンシートを製造する方法に関し、より詳細には、
延伸後に圧縮することにより機械的物性及び透明性を改
善し得る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】透明なポリエチレンシートなどのポリオ
レフィンシートは、安価であり機械的性能が良好である
ため、各種包装材に広く用いられている。もっとも、包
装材などの用途に用いる場合、機械的物性及び透明性に
優れていることが強く求められる。

【０００３】特公昭５５−３１７２５号公報には、熱可
塑性樹脂のシートまたはフィルムを、その結晶融点もし
くは軟化点より低い温度で圧延するに際し、圧延された
シートまたはフィルムを特定の速度で引き取ることによ
り、厚みムラ、透明度及び機械的物性が改善された熱可
塑性樹脂シートまたはフィルムの製造を可能とする方法
が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
行技術に記載の製造方法により得られた熱可塑性樹脂シ
ートでは、圧延倍率をさほど高くすることができないた
め、機械的物性をより一層高めることは困難であった。
また、上記製造方法で得られた熱可塑性樹脂シートをさ
らに延伸すると、機械的物性は高められるものの、透明
性が損なわれるという問題があった。

【０００５】よって、本発明の目的は、上述した先行技
術の欠点を解消し、延伸倍率をさらに高めて機械的物性
の向上を図ることができ、かつ透明性に優れたポリオレ
フィンシートを得ることを可能とする製造方法を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ポリオレフィンを主成分とするシートを延伸した
後、該ポリオレフィンの融点をＴ℃としたとき、（Ｔ−
２５）℃〜（Ｔ＋５）℃の範囲の温度で加熱しつつ圧縮
することを特徴とするポリオレフィンシートの製造方法
である。

【０００７】また、請求項２に記載の発明は、前記ポリ
オレフィンを主成分とするシートを加熱しながら圧縮し
た後、さらに延伸することを特徴とする。以下、本発明
の詳細を説明する。

【０００８】（ポリオレフィン）本発明で用いられるポ
リオレフィンとしては、特に限定されるわけではない
が、例えば、ポリエチレン；ポリプロピレン；１−ブテ
ンや１−ペンテンなどの単独重合体；エチレン、プロピ
レン、１−ブテン、１−ペンテンなどの共重合体であっ
て、共重合成分が好ましくは１０重量％以下の共重合体
などを挙げることができ、特に、エチレン、プロピレ
ン、１−ブテン、１−ペンテンなどと、例えば酢酸ビニ
ル、ビニルアルコール、塩化ビニルもしくはアクリル酸
などのビニル系単量体との共重合体であって、ビニル系
単量体が好ましくは１０重量％以下の割合で共重合され
たものを用いることができる。

【０００９】中でも、本発明においては、各種の包装材
で幅広く用いられており、軽量であり、透明性に優れた
高密度ポリエチレンが好適に用いられる。ポリオレフィ
ンとして高密度ポリエチレンを用いる場合、その密度は
０．９４ｇ／ｃｍ³ 以上のものであることが好ましい。
密度が０．９４ｇ／ｃｍ³ 未満の場合には、延伸を行っ
ても強度及び弾性率の向上をあまり望めないことがあ
る。

【００１０】また、上記高密度ポリエチレンは、そのメ
ルトインデックス（ＭＩ）が０．１〜２０の範囲にある
ことが好ましく、より好ましくは０．１〜１０の範囲に
あることが望ましい。メルトインデックスが０．１より
小さいと、押出機等の成形機に負担がかかることがあ
り、２０より大きくなると成形が困難となることがあ
る。

【００１１】また、本発明において、上記ポリオレフィ
ンとしては、複数種のポリオレフィンをブレンドして用
いてもよい。例えば、上記高密度ポリエチレンに、ポリ
プロピレン、低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体、ポリ酢酸ビニル、もしくはポリビニルアル
コールなどの他のポリオレフィンを好ましくはポリオレ
フィン全体の１０重量％以下の割合で混入させたもので
あってもよい。

【００１２】（ポリオレフィンを主成分とするシート）
本発明において用いられるポリオレフィンを主成分とす
るシートの製造方法については、特に限定されないが、
高密度ポリエチレンを用いた場合を例にとり、製造方法
の一例を説明する。

【００１３】高密度ポリエチレンを押出機などで溶融成
形する場合、その溶融温度は好ましくは１３０℃以上、
より好ましくは１４０℃以上とする。溶融温度が１３０
℃未満の場合には、高密度ポリエチレンの溶融が不完全
となることがあり、押出機等の成形機に負担がかかるこ
とになる。また、あまり高温で溶融成形すると、ポリエ
チレンが分解し、変色等が発生したり、分子量の低下に
伴う強度の低下などを招くおそれがある。従って、溶融
温度は、実質的に３００℃以下で行うのが望ましい。

【００１４】上記のようにして高密度ポリエチレンを溶
融させた後、原反シートに成形するが、この成形方法に
ついては特に限定されず、通常のロール成形法やカレン
ダー成形法などを用いることができる。また、原反シー
トの厚みも特に限定されないが、本発明にかかる製造方
法における延伸工程の前に圧延を施さない場合には、５
００μｍ以下が好ましく、圧延を施す場合には４ｍｍ以
下であることが好ましい。

【００１５】（圧延）本発明においては、ポリオレフィ
ンを主成分とするシートを延伸するに先立ち、用意した
ポリオレフィンを主成分とするシートの厚みが厚い場
合、例えば高密度ポリエチレンを用い、シート厚みが５
００μｍを超える場合、機械的強度の向上を図る上で延
伸に先立って圧延を施すことが好ましい。

【００１６】上記圧延方法は特に限定されず、通常行わ
れている圧延方法、すなわち、一対の互いに反対方向に
回転している圧延ロール間のクリアランスを、原反シー
トの厚みよりも狭くし、圧延ロール間に原反シートを挿
入し、該シートの厚みを減少させると共に長さ方向に伸
長することにより行われる。

【００１７】圧延工程における圧延ロールの温度が低す
ぎると圧下力が大きくなるため、均一な圧延が困難とな
ることがあり、温度が高すぎると原反シートが圧延中に
溶融切れすることがある。従って、圧延工程における圧
延ロールの温度は、高密度ポリエチレンを用いた場合、
好ましくは、７０〜１２５℃、より好ましくは９０〜１
２０℃とすることが望ましい。

【００１８】また、圧延倍率が低すぎると、圧延の効果
を期待することができないだけでなく、後の延伸工程に
おいて負担がかかることになり、逆に圧延倍率が大きす
ぎると圧下力が大きくなり、均一な圧延が困難となるだ
けでなく、圧延後のシートの厚みが薄くなりすぎて、後
の延伸工程中にシートが切断するおそれがある。従っ
て、圧延倍率は２〜１０倍が好ましい。なお、本明細書
において圧延倍率とは、次式により定義される値であ
る。 （圧延倍率）＝（原反シートの厚さ）／（原反シートの
圧延後の厚さ）

【００１９】（延伸）本発明の製造方法では、原反シー
トまたは上記のようにして圧延されたシートを延伸する
が、延伸方法についても特に限定されず、通常のロール
延伸法やゾーン延伸法を用いることができる。中でも、
特別な装置を必要とせず、延伸倍率の制御が容易である
ため、生産性に優れたロール延伸法が好適に用いられ
る。

【００２０】延伸に際してのシートの加熱方法について
も、特に限定されず、熱風加熱、熱水加熱、赤外線加熱
またはマイクロ波加熱等の１種以上を用いることができ
るが、中でも、装置が簡便であり、温度制御も容易であ
る熱風加熱が好適に用いられる。

【００２１】延伸回数についても特に限定されないが、
延伸切れが少なく、安定して延伸が可能であるため、低
延伸倍率の延伸を複数回行う、いわゆる多段延伸法が好
ましい。もっとも、延伸回数を多くすると、安定して延
伸が可能であり、延伸倍率が高くなるものの、装置が大
きくなる。従って、延伸回数は、実質的には５回以下で
あることが好ましい。

【００２２】また、延伸温度は、用いるポリオレフィン
によっても異なるが、例えば高密度ポリエチレンを例に
とると、用いる高密度ポリエチレンの融点をＴ℃とした
とき、７０℃〜Ｔ℃の範囲とすることが好ましく、より
好ましくは８０℃〜（Ｔ−１０）℃の範囲とすることが
望ましい。

【００２３】なお、本明細書において、ポリオレフィン
の融点とは、示差走査型熱量測定装置（ＤＳＣ）などの
熱分析にかけた際に見られる、結晶の融解に伴う吸熱ピ
ークの最大点をいうものとする。

【００２４】高密度ポリエチレンを用いた場合、７０℃
より低い温度で延伸すると、シートが白化する可能性が
あり、Ｔ℃より高い温度では、延伸による強度向上効果
があまり得られず、シートが延伸切れを起こすおそれが
ある。

【００２５】延伸倍率は、５倍以上とすることが好まし
く、より好ましくは７倍以上である。延伸倍率が５倍未
満では、シートの強度及び弾性率の向上が望めないこと
がある。なお、本明細書中において、延伸倍率とは、次
式により定義される値である。 （延伸倍率）＝（シートの延伸前断面積）／（シートの
延伸後断面積）

【００２６】（加熱圧縮）本発明では、延伸されたシー
トを、加熱しつつ圧縮する。加熱圧縮の方法についても
特に限定されないが、ロール間クリアランスがシート
の厚みより狭くされている加熱ロール間に延伸シートを
挿入し、ロールを互いに反対方向に回転させる方法、
加熱した一対の板の間に延伸シートを挿入し、板の間の
クリアランスをシートの厚みよりも狭くした後、延伸シ
ートを引き抜く方法などが挙げられる。もっとも、生産
性を高めることができ、シート表面の傷の低減を図るこ
とができるため、加熱ロール法が好適に用いられる。

【００２７】加熱圧縮に際しての加熱温度については、
用いるポリオレフィンの融点をＴ℃としたとき、（Ｔ−
２５）℃〜（Ｔ＋５）℃の範囲とすることが必要であ
る。（Ｔ−２５）℃より低い温度で圧縮すると、延伸シ
ートの機械的物性及び透明性が向上せず、（Ｔ＋５）℃
より高い温度で延伸すると、延伸シートが溶融する可能
性があり、最悪の場合延伸シートが切断する。

【００２８】高密度ポリエチレンを用いた場合を例にと
ると、樹脂のグレードによっても融点が異なるが、加熱
圧縮温度は、上記理由により、１１０〜１４０℃の範囲
とすることが好ましく、より好ましくは１２０〜１３０
℃とすることが望ましい。

【００２９】（再延伸）本発明においては、請求項２に
記載のように、上記のように加熱圧縮された延伸シート
を、さらに延伸してもよい。この場合の延伸方法につい
ても特に限定されないが、特別な装置を必要とせずかつ
延伸倍率の制御が容易であるため、熱風加熱式のロール
延伸法を用いることが望ましい。

【００３０】また、延伸温度は、使用するポリオレフィ
ンの融点によっても異なるが、高密度ポリエチレンを例
にとると、該高密度ポリエチレンの融点をＴ℃としたと
き、７０℃〜Ｔ℃の範囲とすることが好ましく、より好
ましくは８０℃〜（Ｔ−１０）℃の範囲とすることが望
ましい。

【００３１】７０℃より低い温度で延伸すると、シート
が白化する可能性があり、融点Ｔ℃より高い温度では、
延伸による強度向上効果があまり得られず、シートが延
伸切れを起こすおそれがある。

【００３２】また、再延伸に際しての延伸倍率を高くす
ると、機械的物性が向上するため好ましいが、延伸切れ
などのトラブルが発生するおそれがあるので、再延伸に
おいては、実質的には延伸倍率を２倍以下とすることが
好ましい。

【００３３】（作用）高密度ポリエチレンなどのポリオ
レフィンを延伸すると、強度及び弾性率を高めることが
できるものの、透明性が低下することが知られている。
これは、高倍率延伸すると、シート内に微小の割れ（ミ
クロクラック）や空孔（ボイド）が発生しているためと
推測される。

【００３４】従って、ポリオレフィンシートを高倍率延
伸すると、上記ミクロクラックやボイドの発生により実
質的な断面積が低下しているためか、引張強度や弾性率
といった機械的物性も期待した程向上しない。加えて、
延伸方向に微小な割れが発生し、高倍率延伸にも限度が
あった。

【００３５】これに対して、本発明の製造方法では、延
伸シートを、上記ポリオレフィンの融点をＴ℃としたと
きに、（Ｔ−２５）℃〜（Ｔ＋５）℃の範囲で加熱しつ
つ圧縮することにより、透明性を損なうことなく、機械
的物性を改善することが可能とされる。これは、延伸に
より生じたミクロクラックやボイド等の多くが加熱圧縮
により消失しているためと推測される。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の非限定的な実施例を挙げるこ
とにより、本発明をより具体的に説明する。

【００３７】（実施例１）重量平均分子量＝３．３×１
０⁵ 、メルトインデックス（ＭＩ）＝１．０、融点１３
５℃の高密度ポリエチレン（日本ポリケム社製、グレー
ド：ＨＹ５４０）を、同方向２軸混練押出機（池貝鉄鋼
社製、ＰＣＭ３０）を用いて樹脂温度約２００℃で溶融
混練し、ロール温度を９０℃に制御したカレンダー成形
機にて幅７０ｍｍ及び厚さ１．８ｍｍのシートに成形
し、巻き取った後、１２０℃に加熱した熱ロール（小平
製作所社製、ロール直径＝１５．２４ｃｍ）を用い、９
倍に圧延し、厚み０．２ｍｍの圧延シートを得た。

【００３８】次に、熱風加熱式二段延伸機を用い、延伸
温度１００℃で、一段目の延伸倍率を１．８倍、二段目
の延伸倍率を１．６倍とし、上記圧延シートの二段延伸
を行い、厚み０．１２ｍｍのシートとした。

【００３９】次に、延伸されたシートを、１１５℃に加
熱された熱ロール（小平製作所社製、ロール直径＝１
５．２４ｃｍ）を用い、加熱ロール間のクリアランスを
０．１ｍｍとし、加熱圧縮した。

【００４０】（実施例２）加熱圧縮に際しての熱ロール
の温度を１１５℃から１２５℃に変更したことを除いて
は、実施例１と同様にして、ポリオレフィンシートを得
た。

【００４１】（実施例３）加熱圧縮の温度を１１５℃か
ら１３５℃に変更したことを除いては、実施例１と同様
にしてポリオレフィンシートを得た。

【００４２】（実施例４）実施例１で得たポリオレフィ
ンシートを、さらに延伸温度１００℃で１．２倍の延伸
倍率で一軸一段延伸した。

【００４３】（実施例５）実施例２で得たポリオレフィ
ンシートを、さらに延伸温度１００℃で１．２倍の延伸
倍率で一軸一段延伸した。

【００４４】（実施例６）実施例３で得たポリオレフィ
ンシートを、さらに延伸温度１００℃で１．２倍の延伸
倍率で一軸一段延伸した。

【００４５】（比較例１）加熱圧縮を行わなかったこと
を除いては、実施例１と同様にしてポリオレフィンシー
トを得た。

【００４６】（比較例２）加熱圧縮の温度を１１５℃か
ら１０５℃に変更したことを除いては、実施例１と同様
にしてポリオレフィンシートを得た。

【００４７】（比較例３）加熱圧縮に際しての温度を１
１５℃から１４５℃に変更したことを除いては、実施例
１と同様とした。

【００４８】（比較例４）比較例１で得たポリオレフィ
ンシートについて、１００℃でさらに１．２倍の延伸倍
率で延伸を試みた。

【００４９】（比較例５）比較例２で得たポリオレフィ
ンシートを、１００℃でさらに１．２倍の延伸倍率で延
伸した。

【００５０】（得られたシートの評価）上記のようにし
て得られた実施例及び比較例の各ポリオレフィンシート
の引張強度及び引張弾性率を評価した。結果を下記の表
１に示す。

【００５１】なお、引張強度及び引張弾性率について
は、引張試験機（オリエンティック社製、機種名：テン
シロン）を用い、試験片を２号ダンベルを用いて作製
し、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して測定した。

【００５２】

【表１】

【００５３】実施例１〜３では、加熱圧縮に際しての温
度を１１５℃、１２５℃及び１３５℃と、（Ｔ−２５）
℃〜（Ｔ＋５）℃の範囲内で加熱圧縮を行っているため
か、得られたポリオレフィンシートは透明性が良好であ
り、引張強度及び引張弾性率も高い値を示した。特に、
加熱圧縮温度を１２５℃とした実施例２では、引張強度
及び引張弾性率について優れた結果を示した。

【００５４】これに対して、比較例１では、引張強度及
び弾性率が低く、透明性についても、実施例１〜３に比
べると劣っていた。また、比較例２では、加熱圧縮温度
が１０５℃と低かったためか、引張強度及び引張弾性率
がさほど向上していなかった。

【００５５】さらに、比較例３では、加熱圧縮温度を１
４５℃と非常に高い温度で行ったため、加熱圧縮中に延
伸シートが溶融し、切断した。また、実施例４〜６で
は、実施例１〜３で得たポリオレフィンシートをさらに
延伸しているため、引張強度及び引張弾性率がより一層
高められ、かつ透明性も損なわれなかった。

【００５６】これに対して、加熱圧縮を行わずに再延伸
した比較例４では、延伸中に延伸方向に割れが発生し、
延伸を続行することが不可能であった。また、１０５℃
で加熱圧縮を行った後、再延伸した比較例５では、比較
例２に比べれば機械的物性が高められているものの、再
延伸を施したとしても、実施例４〜６だけでなく、再延
伸前の実施例１〜３で得られたポリオレフィンシートよ
りも機械的物性が低かった。

【００５７】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、ポリオレフィンを主成分とするシートを延伸し
た後、ポリオレフィンの融点をＴ℃としたとき、（Ｔ−
２５）℃〜（Ｔ＋５）℃の温度範囲で加熱しつつ圧縮す
るため、透明性に優れ、かつ引張強度や引張弾性率など
の機械的物性に優れたポリオレフィンシートを安定に提
供することが可能となる。

【００５８】また、請求項１に記載の発明によれば、延
伸後に、特定の温度範囲で加熱圧縮するという単純な工
程により、ポリオレフィンシートの機械的強度を効果的
に高めることができるので、高価な設備も必要としな
い。

【００５９】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明で得られたポリオレフィンシートをさらに
延伸するため、ポリオレフィンシートの機械的物性をよ
り一層高めることが可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 23:00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリオレフィンを主成分とするシートを
   延伸した後、該ポリオレフィンの融点をＴ℃としたと
   き、（Ｔ−２５）℃〜（Ｔ＋５）℃の範囲の温度で加熱
   しつつ圧縮することを特徴とするポリオレフィンシート
   の製造方法。
2. 【請求項２】 前記ポリオレフィンを主成分とするシー
   トを加熱しながら圧縮した後、さらに延伸することを特
   徴とする請求項１に記載のポリオレフィンシートの製造
   方法。