JPS60257212A - 熱可塑性樹脂配向成形品の圧縮成形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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素地を圧縮ダイ内で圧縮して配向
成形品を成形する方法に係る。

本発明の目的は熱可重性樹脂の各種属みの配向シートを
圧縮成形する方法の改良、該配向シートを経済的に成形
する方法である。

〔従来の技術〕

圧縮成形で熱、可塑性樹脂の配向成形品を成形する方法
については、ＵＳＰ　３６３２８４１等に示されている
。すなわち、圧縮ダイ内表面を潤滑剤で被覆し、厚内の
熱可塑性樹脂素地をガラス転移温度（ＰＬ後Ｔｇと略称
）以上溶融点以下で圧縮ダイ内で圧縮して２軸配回させ
ることが示されている。この圧縮成形法では、樹脂素地
をＴｇ以上に加熱し、圧縮ダイも樹脂素地とほぼ同温度
のＴｇ以上に加熱した後に圧縮成形し、次いで圧縮後ダ
イを樹脂のＴｇ以下に冷却することにより圧縮された樹
脂を該Ｔｇ以下に冷却した後に配向成形品を取り出して
いる。

すなわち、ダイの加熱、冷却をくり返すことにより成形
を行っている。ダイの加熱・冷却をくり返すことは多量
のエネルギーを消費し、ダイの構造も複雑になり経済的
でない。

〔発明が解決しよとする問題点〕

本発明は圧縮グイをほぼ一定の温度に保持したまま成形
し、ダイの加熱・冷却による不経済なエネルギー消費を
減すものである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は、熱
可塑性樹脂素地を、潤滑状態に保持された圧縮ダイで圧
縮して配向成形品を成形する圧縮成形法に於て、 （１）、熱可塑性樹脂素地は少くとも３層であり、（２
）、ダイと接する最表層樹脂のガラス転移温度は内核層
樹脂のガラス転移温度より低く、（３）、表層と内核層
は成形後容易に剥離できる非接着性であり、 （４）、ダイの温度は最表層樹脂のガラス転移温度より
高く、内核樹脂のガラス転移温度より低く、（５）、少
くとも内核層を内核層樹脂のガラス転移温度より高く加
熱した後、圧縮ダイで圧縮して配向させる ことを特徴とする圧縮成形法である。

本発明に述べる熱可塑性樹脂とは一般に圧縮成形できる
熱可塑性樹脂であり、例えばポリスチレン、ステレ°ン
ーアクリロニトリル共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビ
ニル、ポリメテルメタク゛２リレート、ポリカーボネー
ト、ポリエステル、ナイロン、ポリフェニレンエーテル
、ポリオキシメチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン
等のポリオレフィン、ポリエーテルイミドあるいはこれ
等樹脂のブレンド、共重合体等である。

特に、メチルメタクリレート（以後ＭＭＡと略称）を主
体としたアクリル樹脂の成形に適しており、ポリメチル
メタクリレート（以後ＰＭＭＡと略称）、ＭＭＡとアル
キルアクリレート共重合体（Ｇｏ　（ＭＭＡ−ＡＡ　）
　）　、ＭＭＡ　−無水マレイン酸−スチレン三元系共
重合体（Ｇｏ（ＭＭ八−ＭＡＲ−８ｔ））　、　ＭＭＡ
−メタアクリルアミド共重合体（Ｇｏ（ＭＭＡ−ＭＡＡ
ｍｉｄｅ））、等は良好に使用できる〇 アクリル樹脂の各種シートが使用でき、押出成形された
シート、セルキャスト法で成形された超高分子量体、若
干の架橋が行われたゲル化体も良′好に使用できる。

ＭＭＡの超高分子量体は耐化学薬品性に優れ、良好なシ
ートが得られる。これ等熱可塑性樹脂には、必要に応じ
て着色剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、熱線反射剤、
難燃剤、熱安定剤も帯電防止剤等を添加することができ
る。アクリル樹脂は耐候性、透明性に優れ、紫外線吸収
剤、赤外線吸収剤、熱線反射剤等を配合したアクリル樹
脂を本発明で成形した２軸配向ソートはグレージング材
の部品として良好に使用できる。

本発明に述べる熱可塑性樹脂素地とは上記熱可塑性樹脂
の０．５〜５０襲厚程度の板状素地であり、好ましくは
１〜３０鵡厚の板状素地である。

熱可塑性樹脂素地は少くとも３層であり、ダイと接する
最表層樹脂のＴｇは内核層樹脂のＴｇより低く、表層と
内核層は成形後容易に剥離できる非接着性である。樹脂
素地は少くとも３層であり、必要に応じて４層以上にし
て用いる。樹脂素地は表層と内核層より成り、圧縮成形
後表層と内核層を剥離して、主に内核層の配向成形品を
主製品とし、て使用する。表層の厚みは成形品の大きさ
、成形条件により異るが、一般にはＯ，’１ｍから５ｕ
であり、好ましくは０．３　ＩＩから３鵡である。Ｏ，
３ｍ以下では表層をつける効果が小さく、表層が厚すぎ
ると経済的に好ましくない。表層は１層でも、必要に応
じて２層以上でも良い。表層樹脂は、あるいは表層が２
層以上の場合には最表層樹脂はそのＴｇが内核層樹脂の
Ｔｇより低く、その差は１０℃以上が好ましく、更に好
ましくは３０’ｃａ上である。、本発明では、圧縮ダイ
と接する最表層樹脂のＴｇが低いことが必要である。Ｔ
ｇが低い最表層樹脂の厚みが０．１８以上が好ましく、
更に好ましくは０．３語以上である。好ましく最表層樹
脂としては、Ｔｇが低く、且っダイとの動摩擦係数が小
さい樹脂が好ましい。ダイとして一般に鋼材、ステンレ
ス鋼材、アルミニウム、銅等金属が使用されるが、これ
等金属との動摩擦係数が小さくて、Ｔｇが低い樹脂、例
えば、高密度ポリエチレン（以後ＨＤ−ＰＥ　と略称〕
、低密度ポリエチレン（Ｐ１後ＬＤ−ＰＥ　と略称）、
ポリプロピレン（以後ｐｐと略称）、塩化ビニル樹脂（
以後ｐｖｃと略称）等が良好に使用できる。

表層と内核層は成形後容易に剥離できる非接着性である
。容易に剥離できるとは、一般には２Ｋｇ／　２５　ｍ
以下（２Ｑ　ＯＩＨＬ　／　ｍｉｎ　）、すなわち２５
語巾の成形品を２００　ｗｂ／　ｍｉｎの速度で引っ張
った場合の剥離強度が２ＫｆＢ下が好ましく、更に好ま
しくはＩＫＦ以下である。

表層が２層以上の時には、表層の各層は互に非接着性で
も、接着性でも良い。

内核層は１層でも、必要に応じて２層以上でも良い。２
層以上の場合、各層は互に非接着性でも、接着性でも良
い。例えばＰＭＭＡ　／ポリカーボネート／　ＰＭＭＡ
の接着性の３層体を内核層とすれば、互に接着した３層
の配向成形品が得られる。又、Ｐ　ＭＭ　Ａ／Ｐ　Ｐ／
Ｐ　ＭＭ　Ａ／Ｐ　Ｐ／Ｐ　ＭＭ　Ａと、非接着性の各
層を交互に積層した積層体を内核層にすると、圧縮成形
後内核の各層を剥離することにより、薄肉の。

非接着性の各層を交互に多数積層した内核層を用いると
、一度の圧縮成形で多数の配向成形品が得られる。内核
層の厚みは一般に１藤〜ＩＱＱＩＩＩ。

好ましくは２ｗ〜５ＱＩＢである。

圧縮成形を行う成形条件は、ダイの温度が表層樹脂のＴ
ｇより高く、内核樹脂のＴｇより低いほぼｍ一定温度に
保たれ、少くとも内核層を内核層樹脂のＴｇより高く加
熱した後、圧縮ダイで圧縮して配向させる。ダイの温度
は表層樹脂のＴｇより１０℃以上高いことが好ましく、
内核樹脂のＴｇより１０℃以上低いことが好ましい。少
くとも内核層を該樹脂のＴｇより高く、好ましくは１０
℃以上高く加熱した後圧縮成形を行う。すなわち、あら
かじめ内核樹脂のＴ、ｇより高く１加熱した内核樹脂を
有する樹脂素地を、該Ｔｇより低いダイで圧縮成形し、
内核樹脂を冷却しつつ配向成形するもので、　Ｔｇが低
い表層樹脂を樹脂素地表面につけることにより配向成形
中の内核樹脂の冷却速度をおそくし、配向成形中の内核
樹脂の温度を該樹脂のＴｇＰｉ上に保っている間に、圧
縮成形するものである。従って圧縮速度、すなわち圧縮
配向する時間、内核樹脂のＴｇとダイ温度の差、表層の
厚さと熱伝導率、圧縮成形前に予熱される内核樹脂の温
度等は相互に関係を有し、例えば、圧縮配向する時間が
短かく、あるいは予熱される内核樹脂の温度が高いと表
層を薄くすることができる。

内核樹脂の良好な配向成形品を得るには、一般に該樹脂
のＴｇ以上、軟化温度以下の範囲の適度な温度を選定し
て配回させる必要があり、この範囲で温度が低い程、成
形品の配向度は大きくなる。

しかし、温度が低すぎると成形性が低下する。温度が高
すぎると成形が不安定になり、且つ延伸倍率を上げても
配向度が上らない。最も好ましい内核樹脂の予熱は、内
核層の表面部を高く、中心部を低く加熱しておくことで
ある。本発明では、Ｔｇ以上に予熱された内核樹脂をダ
イで冷却しつつ圧縮成形するもので、その内核層の冷却
速度は表層の厚みが厚い程おそくなる。表層は成形後剥
離して内核層の配向成形品を得る場合、表層は薄い方が
経済的である。圧縮速度が速い程、表層を薄くすること
ができ経済的である。又、圧縮速度が速い程、ダイ温度
を低下させることができ、ダイ温度が低い程成形時間を
短縮でき成形効率が良く、経済的である。圧縮速度を速
くするには、圧縮力を大きくするのが最も効果がある。

本発明″では、好ましい圧縮力は樹脂素地当り４５Ｋｆ
７ａＺｐ１上、更に好ましくは１００ｈ／ｌ′Ｉｎ以上
、１０００４／ｃｔＩＬ以下である。この高圧力で圧縮
した場合、樹脂素地の横方向への流動速度は一般に１０
０７ｍ／分以上であり、２ＱＱｍ／分以上になる場合が
多い。

圧縮時間も２０秒以下、一般には１０秒以下である。本
発明ではダイ温度を低くし、高圧力、高速で短時間で圧
縮し、且つ早く冷却して配向成形品を効率良く成形でき
る。

本発明で用いる圧縮グイは平面状ダイの他、若干の曲面
を有するダイも使用できる。潤滑された圧縮グイで圧縮
した時に樹脂素地がプラグフローできる程度の曲率を有
する曲りを有するダイも使用できる。

ダイ内表面と樹脂素地表面の界面を潤滑状態にするには
、ダイ内表面に潤滑剤を塗布するか、あるいは及び表層
樹脂に潤滑剤を練込んだシートを用いることにより潤滑
状態にすることができる。

潤滑剤を塗布することが最も一般的であるが、最表層樹
脂に潤滑剤を練込み、ブリードアウトする潤滑剤により
潤滑することができる。

本発明に述べる潤滑剤とは、成形時に於ける粘度が５０
０ｏポイズ以下、好ましくは１ｏｏｏポイズ以下の流体
であり、例えば流動パラフィン、ポリジメチルシロキサ
ン等の各種シリコーン油、ステアリン酸、ステアリン酸
金属塩等の各種脂肪酸及びその金属塩、各種界面活性剤
、グリセリン、ポリエチレングリコール、低分子量ポリ
エチレン、これ等の各流体の混合物等の他、一般に使用
されている潤滑剤が使用できる。

樹脂素地のガラス転移温度以上、溶融点以下で圧縮して
配向させるには、重ね合せた素地がダイ内で圧縮力によ
り均一にプラグフローすることにより達成できる。ダイ
内表面と樹脂素地表面の界面を良い潤滑状態にすること
により均一なプラグフロー成形ができる。本発明で１軸
間回、２軸配向のいずれもできるが、特に２軸配向成形
に適した方法であり、特に、複屈折のない均一な２軸配
向シートが良好に成形できる。

本発明では延伸倍率は必要に応じて選択°宅きるが、好
ましくは面積比で２〜１０倍、更に好ましくは３〜７倍
である。

〔図面による説明〕

本発明を図面により説明する。

第１図は圧縮成形により２軸配向シートを成形する経過
を示す。第２図は本発明に用いる各種樹脂素地の断面を
示す。第３図は本発明法を実施するに適した成形装置の
一例を示す。

第１図に於て、圧縮ダイ１の内表面２に潤滑剤を塗布し
、熱可塑性樹脂の板状素地３を置き（１−１）、該素地
３のＴｇ以上、溶融点以下に加熱した後圧縮して素地３
をプラグフローさせて２軸間回させ（１−２）、そのま
ま冷却して２軸配向シート４を得る。

この場合、樹脂素地をプラグフローさせるには樹脂素地
がプラグフローしている間Ｔｇ以上の温度に保持される
必要があり、従って、これまで圧縮ダイ１は樹脂素地３
のＴｇｊ３上にした状態で圧縮し、圧縮終了後ダイを樹
脂のＴｇ以下に冷却して樹脂成形品を冷却する必要があ
った。ダイ１の加熱−冷却をくり返すことにより成形を
行っていた。熱容量の大きいダイ１の加熱−冷却を行う
ことは多大のエネルギーを消費し、且つ時間がかかる。

本発明はダイ１の温度を樹脂のＴｇ以下で成形し、ダイ
１の加熱−冷却を行わないでエネルギー消費を低減し、
且つ成形能率を良くするものである。本発明ではダイ１
の温度を低くして成形するため、樹脂素地を３層以上の
多層とする。

第２図は本発明に用いる多層樹脂素地の断面のいくつか
の例を示す。第２図に於て、（Ａｌは圧縮成形前の樹脂
素地を、（ＢＪは圧縮成形後の成形品を示し、（Ｂ）で
は剥離できる各層は剥離して示している。

（２−１）は、内核層５と表層６より成る３層構造であ
り、表層６樹脂のＴｇは内核層５樹脂のＴｇより低い。

該３層の樹脂素地を内核層樹脂のＴｇより高く予熱した
後、潤滑され且つ表層樹脂のＴｇより高く、内核樹脂の
Ｔｇより低くした圧縮ダイで圧縮して配向成形品を成形
する０配向成形品の表層８と内核層７を剥離し、内核層
の良好に配向した成形品を得る。圧縮ダイの温度は内核
のＴｇより低いが、表層の断熱効果により成形中は内核
層の温度はＴｇ以上に保たれる。

（２−２）は、内核層５が表層６に包まれている場合で
ある。内核層と表層の界面に空気が抱き込まれることに
より、成形品表面に見ぐるしい跡が生成することを防ぐ
ため、内核層５を表層６で真空包装することが好ましい
。

（２−３）は表層が２層の場合を示し、最表層９と内裏
層１０から成り、最表層９のＴｇは内核層５のＴｇより
低い。内核層１０のＴｇも内核層５のＴｇより低いこと
が好ましい。内裏Ｊ＠１０を用いるのは内裏層の表面を
内核層の表面に転写する場合に良好に使用できる。すな
わち、最表層９にＴｇが低く、流動性の良い樹脂を用い
てブラグフロ−性を良くし、内表面１０゛（内１１　ｒ
−の成形品７の表面状態を調節する。圧縮成形後、表層
と内核層を剥離して良好な内核層の配回成形品７を得る
。最表層１１と内表面１２は接着性でも非接着性でも良
い。樹脂素地は最表層９で真空包装することが好ましい
。

（２−４）は内核層が多層の場合を示し、３個の内核層
１３とその各界面に該内核層１３と非接着性の剥離シー
ト１４を置く。剥離シート１４は内表面１０と同一樹脂
でも良い。該素地を圧縮成形してプラグフローさせて配
向させた後、各層を剥離して内核層から成る３個の配向
成形品１５を得る。この様に複数の内核層を剥離シート
と交互に積層して成形する方法は比較的薄肉の配回シー
トを成形する優れた方法である。

（２−５）は内核層が互に接着性を有する３層（１６−
１７−１６）から成る場合である。内核層がＰＭＭＡ−
ポリカーボネート−ＰＭＭＡ　の３層である様な場合で
ある。この樹脂素地を同様に圧縮成形すると、３層構造
を有する配回成形品１８が得られる。

第３図は曲面を有するダイを用いて、２軸配向された型
物を成形する例を示す。第３図に於て、採光ドーム様の
形を有する圧縮ダイ１９．２０の間に第２図に示した表
層と内核から成る多層の樹脂素地を置く。ダイ温度は熱
媒孔２１に熱媒を流し最表層樹脂のＴｇより高く、内核
樹脂のＴｇより低くする。樹脂素地２３全体を内核樹脂
のＴｇより高く予熱した後圧縮成形する。樹脂素地２３
はダイの凹面２２の上に置くと、圧縮される直前まで樹
脂素地２３の温度を高く保つことができ好ましい。

この状態で圧縮してプラグフロー成形させ、樹脂がほぼ
ダイの温度まで冷却された後にダイより取り出す。表層
を剥離して、２軸配向された内核層から成る２軸間回成
形品を得る。

〔発明の効果〕

本発明では、圧縮ダイの温度をほぼ一定に保ったまま成
形ができ、これまでダイの加熱−冷却のために要した多
大のエネルギー消費を著るしく低減し、且つ成形時間を
短縮して成形効率を良くすることかできる。

〔実施例〕

第２図に示した各種類の樹脂素地を用いて、第３図に示
した圧縮ダイを用いて、樹脂素地の２軸配向成形を行っ
た。ダイ表面にはポリジメチルシロキサンを主体とした
潤滑剤を塗布した。樹脂素地及び成形条件を次表に示し
た。樹脂素地は最表層樹脂により真空包装した後、予熱
した。樹脂素地の予熱は、表に示した温度に加熱された
２枚の鉄板の間に素地を１５分間はさみ予熱した。各素
地当りＳＯＯ？／♂の圧縮力を加えて数秒で厚み比で５
倍に２軸延伸した。表に示した実験Ｉｌｏ、１〜７の本
発明法で成形した場合、全て良好な内核層の２軸配向成
形品が得られた。実験厖８〜９で示した様に表層樹脂を
っけないで成形した場合、内核層のプラグフローは困難
であり、２軸配向成形できなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧縮成形により２軸配向シートを成形する経過
を示す概略説明図。 第２図は本発明に用いる各種樹脂素地の断面を示す概略
断面図。 第３図は本発明法を実施するに適した成形装置の一例を
示す概略断面図。 １・・・圧縮ダイ　２・・・圧縮ダイの内表面３・・・
熱可塑性樹脂の素地　４・・・２軸配向シート５．７．
１３・・・内核層　６，８・・・表層９．１１・・・最
表層　１０．１２・・・内裏層１４・・・剥離シート　
１５・・・配回成形品ｌｆｉ、１７・・・内核層　１８
・・・配向成形品１９．２０・・・圧縮ダイ　２１・・
・熱媒孔２２・・ダイの凹面　２３・・・樹脂素地用　
願　人　旭化成工業株式会社 代理人　豊　１）善雄 第１図 （１−１）　（１−２） 第２ （Ａ） （Ｂ） 第３ １ （３−１） （３−２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 熱可塑性樹脂素地を、潤滑状態に保持された圧縮ダイで
   圧縮して配向成形品を成形する圧縮成形法であって、 （１）熱可塑性樹脂素地は少くとも３層であり、（２）
   　ダイと接する最表層樹脂のガラス転移温度は内核層樹
   脂のガラス転移温度より低く、（３）表層と内核層は成
   形後容易に剥離できる非接着性であり、 （４）　ダイの温度は最表層樹脂のガラス転移温度より
   高く、内核樹脂のガラス転移温度より低く、（５）少く
   とも内核層を内核層樹脂のガラス転移温度より高く加熱
   した後、圧縮ダイで圧縮して配向させる ことを特徴とする圧縮成形法。