JPS62146611A - 結晶性熱可塑性樹脂シ−トの製造方法 - 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、結晶性を有する熱可塑性樹脂を用いた樹脂シ
ートを製造する方法に係り、成形容器用材料あるいは各
種包装用シート等に利用できる結晶性熱可塑性樹脂シー
ト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お
り、とりわけポリプロピレン樹脂は強度、耐熱性、耐透
湿性に優れており、性能的には評価が高い。しかし、こ
れらの結晶性を有する樹脂は、シート等として製造する
際の冷却固化時の結晶化により、結晶相と非晶相とが混
在した状態となり、その多くは２相間の屈折率等の光学
的性質の差から透明性が不充分となり、視覚的な問題か
らその使用分野を大幅に制限されていた。

このような問題に対し、結晶性熱可塑性樹脂の透明性の
改善方法がいくつか提案されている。

結晶性熱可塑性樹脂においては、冷却固化成形時に結晶
相を生じ、この結晶相とその他の非晶相との屈折率など
光学特性が異なると透明性が損なわれるが、この結晶性
を粒径３００Å以下の球晶あるいは微結晶粒にまで小さ
くできれば光学的な影響を避けられるため透明性を高め
られる。例えば、固化成形の際の冷却を急速に行うこと
により結晶を小さくすることが可能であるが、急速冷却
では均一な冷却が困難であり、むらのない透明性の優れ
たシートを生産性よく製造する方法としては不適当であ
る。また、成形済のシートを延伸あるいは圧延して前記
結晶相を細かく砕いて微細結晶粒とすれば透明性を向上
できる。この方法はシート状態から容器等として固相熱
成形する際には透明性の改善方法として適当であるが、
圧延等により配向性が生じてその後の成形性が低下する
ため、シートそのものの透明性の改善方法としては不適
当である。

一方、結晶性樹脂に造核剤や石油樹脂などを添加して、
シートとして成形した際の透明性を向上させる方法も用
いられるが、その効果には限界があり、また添加物によ
る安全性、衛生性に問題があり、さらに耐熱性などの特
性の低下が生じるなど、十分な透明性の改善方法とはな
り得ないものである。このため、結晶性熱可塑性樹脂を
シート状に成形する際の、結晶性に起因する不透明性の
効果的な解決方法の開発が望まれていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、結晶性熱可塑性樹脂を透明性の高いシ
ート状に成形可能な結晶性熱可塑性樹脂シートの製造方
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、
結晶性熱可塑性樹脂をシート状に成形する方法として、
結晶性熱可塑性樹脂を押出成形機の緩圧縮型樹脂供給・
溶融部、樹脂流動障害部、樹脂応力緩和部、ダイの順に
経由させて押出成形する低剪断押出を行なうことにより
樹脂膜状体とし、さらに、この樹脂膜状体を冷却水の流
動するスリット中に、冷却水の流動方向に導入して冷却
させるスリット冷却を行うことにより樹脂シートとして
成形するものである。

このような本発明の方法によれば、結晶性熱可塑性樹脂
を剪断応力の低い状態で押し出し成形する低剪断押出に
より、高速押出をしても樹脂膜状体として安定成形が可
能となり、エネルギー消費を小さく、劣化を防止できる
。また、この樹脂膜状体をスリット内の安定した冷却水
の流れにおいて急冷することにより、均一で透明性、表
面光沢のすぐれた樹脂シートが得られる。さらに、得ら
れた樹脂シートは実質的に配向を無くすることが可能な
ため、その後の熱成形が良好なものとすることができる
。本発明は以上により前記目的を達成しようとするもの
である。

〔実施例〕

本発明の結晶性熱可塑性樹脂シートの製造方法を、以下
に示す一実施例により説明する。

本発明で用いる結晶性熱可塑性樹脂としては、ポリプロ
ピレン系樹脂たとえば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−オレフィンとのラ
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など重合時のブレンドも含まれ
る。その他にもポリエチレン、ポリエステル等が利用可
能であり、これらの類似樹脂、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等のガスバリア樹脂等との共押出多
層シートにも適用可能である。

ここで、前記低剪断押出を実現する手段としては、第１
図に示すような、本出願人による特願昭５９−２６６３
９８号に明らかな押出成形機などを用いる。

第１図において、押出成形機は、緩圧縮型の樹脂供給・
溶融部である区間Ａと、樹脂流動障害部である区間Ｂと
、樹脂応力緩和部である区間Ｃとを有するシリンダ１お
よびこのシリンダ１内で回転する螺旋スクリュー２を備
え、このシリンダ１の区間Ｃ側の一端には所定形状のダ
イ３が配設されている。またシリンダ１の他端にはモー
フ等の駆動装置４が設けられ、これによりスクリュー２
は駆動されて回転可能とされている。

樹脂供給・溶融部である区間Ａは、その一端に設けられ
た供給口１ａから所定原材料である樹脂を供給され、こ
れを溶融してあまり激しい混練をすることなく次の区間
Ｂに圧送するものである。

この区間Ａのシリンダ１内に供給されて溶融された樹脂
は、回転するスクリュー２の推進力により混練されなが
ら図中布から左へと圧送されるが、このときスクリュー
２は、圧縮比が０．５〜２．０、好ましくは０．６〜１
．５の緩圧縮型の螺旋スクリューとされ、またその形状
はストレート型、等ピッチで溝深さが変化するもの、あ
るいは溝深ざが一定でピンチが変化するものとが用いら
れる。

樹脂流動障害部である区間Ｂは、スクリュー２に設けら
れた円筒形状部分５とシリンダ１との空隙（クリアラン
ス）により、区間Ａより送られてきた溶融樹脂の流れに
抵抗を与えるとともに、比較的短時間の剪断により樹脂
の均一混練を行うものである。このとき、区間Ｂの構造
としては、リングバルブ、トーピード、ダルメージ、フ
ルーテッド、ダブル螺旋、多角形なども利用可能であり
、また区間Ｂの長さは、通常シリンダ１の直径の０゜１
〜３．０倍、スクリュー２とシリンダ１との平均空隙断
面積は、前記区間Ａの平均空隙断面積の１７２〜１／１
０好ましくは１７３〜１／７の範囲で、区間長さや樹脂
の種類等に応じて設定され、溶融樹脂の脱気、均一混練
、押出安定性を満足する限りにおいて、できるだけ剪断
応力を低くする条件に決定されることが好ましい。なお
、区間Ｂの前後の少なくとも一方に、必要により歯車形
状などの混合部を設けることもできる。

樹脂応力緩和部である区間Ｃは、区間Ｂから送られる溶
融樹脂の残留応力を緩和するとともに、樹脂を冷却、均
一化してダイ３まで移送し、定速押出しさせるものであ
る。ここで、区間Ｃの構造としては、螺旋スクリュー、
螺旋なし軸、シリンダのみからなる非スクリュ一部また
はこれらの組み合わせからなるものが用いられ、第２図
に示すように螺旋なし軸と螺旋スクリューの組合せ、あ
るいは、第３図に示すように順に、螺旋スクリュー、ら
せなし軸、螺旋スクリュー、非スクリュ一部という４つ
の部分を備えたものでもよい。前記螺旋スクリューの場
合の圧縮比は０．５〜２．０とされ、また区間Ｃの長さ
は通常シリンダ１の直径の４〜１５倍とされる。なお、
ここでいう圧縮比は、区間Ｃの区間Ｂ側端の空隙断面積
αと区間Ｃのダイ３側端の空隙断面積βとにより、空隙
断面積比β／αとして示される値である。

このような押出成形機においては、前記区間Ａ。

区間Ｂ９区間Ｃを備えたシリンダｌとスクリュー２によ
り原材料樹脂を溶融樹脂としてダイ３に送り、押出成形
を行うが、このときシリンダ１の全長りと直径りとの比
Ｌ／Ｄは１５〜３５程度、好ましくは２０〜３０とされ
、供給された樹脂は区間Ａで溶融低混練されながら区間
Ｂに圧送され、区間Ｂでは完全に均一混練されるととも
に剪断応力を緩和されて区間Ｃに移送され、区間Ｃにお
いて剪断応力をさらに緩和されてダイ３に送られ、ダイ
３から定速押出されて所定形状すなわちここでは樹脂膜
状体として成形され、以上により低剪断押出を実現する
。なお、ダイ３には必要に応じてリップヒータを設けて
もよく、また区間Ａと区間Ｂとを備えた押出ａど、区間
Ｃとダイ３とを備えた押出成形機との２台を連結したも
のでもよい。

一方、前記スリット冷却を実現する手段としては、本出
願人はよる特開昭５８−２０３０１８号公報あるいは特
願昭５９−９２７９５号に明らかな、第４図に示すよう
な冷却装置を用いる。

第４図において、スリット冷却装置は、前述の低剪断押
出を実現する押出装置を備えたダイ３の下方に位置し、
中央に通常厚み１〜１０ｍｍ、長さ５〜１００ｍｍにわ
たって下方に延長されたスリット１０を有する水槽１１
を備えている。この水槽１１には外部から冷却水が供給
され、水槽１１の両側から中央のスリットｌＯ方向に流
れながら整流され、スリット１０から下向きの安定した
流れとして流下するようにされている。なお、水槽１１
は、中央部のスリット１０に向かって傾斜した流れを形
成するようにＶ字型としてもよく、その傾斜角は水平に
対し、１０〜６０°である。

ここで、ダイ３から押し出された樹脂膜状体は、冷却水
の流動するスリット１０内に、冷却水が流動する方向す
なわち下方向に導入され、その両面を冷却水が平行に流
れるため、効果的に冷却されて透明性の高い樹脂シート
２０とされる。このとき、スリット１０冷却水の流れは
安定した流れとされているため、樹脂シート２０として
冷却固化される際の不均質が防止でき、さらに樹脂膜状
体の導入速度が冷却水の流下速度より小さくなるように
、両者の速度関係を調節することで一層安定した冷却が
可能となる。

前記冷却水の流量は多いほうが冷却効果が高く、樹脂シ
ート２０の透明性が向上できるが、水槽１１を水平方向
に流れる水量が増加すると波立ち等が発生してスリット
１０内の流れが不安定になるため、水槽１１における水
位は７ｎ＋ｍ以下であることが望ましい。このためスリ
ット１０を有する水槽１１の下に、これと同様にスリッ
ト１２を有する水槽１３を設けて２段式とするなどして
冷却を行い、樹脂シート２０の冷却効果の向上を図る。

また、特に第１段目の水槽１１においては、ダイ３から
の樹脂膜状体がきわめて柔軟な状態であるため、冷却水
が安定していることが特に重要であり、このため水槽１
１のスリット１０に流入する冷却水を整流可能な整流体
１４を設ける。

整流体１４は多孔性材料により形成され、例えば１０〜
２００メツシュ程度の金網やこれらを折り重ねたものな
どの綱状素材、合成繊維、天然繊維、金属繊維などの不
織布状素材、連続気泡を有する■指光泡体、焼結材料な
どが使用できる。このような整流体１４は適当な厚みを
有する素材をそのまま用いたり、複数枚の素材を積層し
たり、さらには枠体に張設することなどによって形成す
ることができる。この整流体１４を流体流路に設けるこ
とによって流体液面の波立ちや揺れを防止し、膜状の熱
可塑性樹脂に対して垂直な波立ちのない均一な水流が得
られる。特に、整流体１４を多重（２〜１０重、図示の
場合は４重）に設けた場合には、冷却水の流量を増して
も流れの乱れを生じないため、冷却水の流量を増して冷
却効果を一層向上させることができる。

以上のような冷却装置により冷却された樹脂シート２０
は、次いで水槽２１に送られる。この水槽２１は前記水
槽１１．１３の下方に位置し、図示したように、挟圧ロ
ール１５．１６が配置されており、冷却用流体が乱流を
形成する前に膜状樹脂を挟圧し、シート表面の水の境膜
をとると同時に一定速度で駆動することにより膜状樹脂
の走行速度を一定する作用をする。また、図中、１７゜
１８は引取り用ロール、２２は冷却器、２３はポンプで
ある。

このとき、押出成形機のダイ３から押出されてスリット
冷却装置のスリット１０に導入される樹脂膜状体の温度
は融点以上、できれば融点より１００高い温度とするこ
とが望ましく、空冷などにより予備冷却したり、赤外線
ヒーターなどにより加熱して温度を調節してもよい。

また、引取りロール１８から取り出された樹脂シート２
０には、必要に応じてロールｆｆ１９により軟化温度以
上での熱処理を行い、延伸してもよく、樹脂シート２０
の厚みは１００〜２０００μ、好ましくは１５０〜１０
００μとされる。

なお、前記各ロールとしては金属ロールのみでなく、シ
リコンゴムなどのゴムロールあるいはこれらの組合せで
あってもよい。

以上のような低剪断押出が可能な押出成形機と、安定し
た水流により均一かつ急速な冷却が可能なスリ７）冷却
装置とを用いれば、本発明の結晶熱可塑性樹脂シートの
製造方法を実現することが可能となる。

以上のような本発明の具体的な製造法の実験例および比
較例を以下に示す。

実施例（１）として、以下に示す条件を設定し、本発明
の方法により樹脂シートを製造して特性を測定した。

原材料樹脂は、ポリプロピレン樹脂のホモ重合体、密度
０．９１ｇ／ｃＩＩｌ、メルトインデクス２．１ｇ／１
０ｍ１ｎ。

融点１６５℃、出光石油化学（株）製造、商品名出光ポ
リプロＦ２００Ｓである。

Ｔ−グイシート成形機は、直径Ｄ＝６５ｍｍで長さ直径
比Ｌ／Ｄ＝２８のシリンダと、樹脂供給・溶融部には１
８ピンチで溝深さ４．５ｍｍのストレートスクリュー、
樹脂流動障害部にはクリアランス　１．２ｍｍで長さ３
０ｍｍのトーピード、樹脂応力緩和部には１０ピツチで
溝深さ３　、５ｍｍのストレートスクリューを有するス
クリューと、リップヒータにより加熱され、グイ幅４０
０ｍｍでグイリップ開度２ｆｆｌＩ１１のグイとを備え
る。

二段スリット式水冷装置は、スリット長さ５０ｍ＋ａで
幅２．５ｍｍ、スリット上部の水膜水位５ｍｍで冷却温
度５℃とされ、６０メツシュ金１４２枚重ね４段の整流
体を備えた第１段スリットと、スリット長さ１０ｍｍで
幅５ｍｍ、スリット上部の水膜水位１０ｍｍで冷却水温
５℃とされた第２段スリットとを備える。

以上のような条件のもとで、前記ポリプロピレン樹脂を
、前記Ｔ−ダイシート成形機により樹脂温度２４０℃、
グイリップ温度２８０℃で溶融、混練し、低剪断押出し
して透明な溶融樹脂膜状体を成形し、さらにこの樹脂膜
状体を前記二段スリット式水冷装置に樹脂温度およそ２
００℃にて導入して急冷し、引取速度１５／ｍｉｎで成
形し、厚み０．２５ｍｍのポリプロピレン樹脂シートを
得た。こののち、この樹脂シートを１４５°Ｃに加熱さ
れた３００ｍｍ径のロール４本によ、り熱処理を行った
。これらのシートの物性測定結果を第１表に表す。

実施例第（２）として、原材料樹脂に、ポリプロピレン
樹脂ホモ重合体、密度０．９１ｇ／ｃｌ、メルトインデ
クス８．５ｇ／ｌｏｍｉｎ、融点１７０℃、出光石油化
学（株）製造、商品名出光ポリプロＦ７０ＯＮを用い、
その他の条件は実施例（１）に準し、本発明の方法によ
り樹脂シートを製造した。この樹脂シートの物性測定結
果を第１表に示す。

比較例（１）として、スリット冷却に代えて、４０℃の
冷却ロールを用いて樹脂シートを製造した。この樹脂シ
ートの物性測定結果を第１表に示す。

比較例（２）として、低剪断押出可能な押出成形機に代
えて、通常のメタリンゲスクリニーを用いた場合、透明
な樹脂膜状体を押出できなかった。

第１表 ■習 ＊ｌ：　　ＡＳＴＭＤ１００３　　に準じる。

＊２：　　ＡＳＴＭＤ５２３　　　に準じる。

＊３：　　ＪＩＳＫ６７５８　　　に準じる。

第１表に示すように、本発明の結晶性熱可塑性樹脂シー
トの製造方法に基づ〈実施例（１）および実施例（２）
において製造された樹脂シートは、比較例（１）におい
て製造されたものに比べ、著しく霞度が小さく、特に熱
処理を行なったものではきわめて高い透明性が得られた
。一方、引張弾性率等の引張特性においても、熱処理を
行った結果、大幅な向上が見られた。このように、本実
施例によれば、成形性が良好かつ透明性も良い樹脂シー
トを製造することができた。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の結晶性熱可塑性樹脂シートの製
造方法によれば、結晶性熱可塑性（Ｍ脂を用いて透明性
の高い樹脂シートを製造できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の低剪断押出を実現する押出成形機の一
例を示す概略断面図、第２図は前記押出成形機の区間Ｃ
の他の態様を示す概略断面図、第３図は前記押出成形機
の区間Ｃのさらに他のＢ様を示す概略断面図、第４図は
本発明のスリット冷却を実現する２段式スリット冷却装
置を示す。 １・・・シリンダ、２・・・スクリュー、３・・・ダイ
、Ａ・・・樹脂供給・溶融部、Ｂ・・・樹脂流動障害部
、Ｃ・・・樹脂応力覆和部、ｔｏ、１２・・・スリット
、１１゜１３・・・水槽、１９・・・ロール群。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）結晶性熱可塑性樹脂を、押出成形機の緩圧縮型樹
   脂供給・溶融部、樹脂流動障害部、樹脂応力緩和部、ダ
   イの順に経由させて押出成形して樹脂膜状体とし、この
   樹脂膜状体を冷却水の流動するスリット中に、冷却水の
   流動方向に導入して冷却させて樹脂シートとすることを
   特徴とする結晶性熱可塑性樹脂シートの製造方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記結晶性熱可
   塑性樹脂がポリプロピレン系樹脂であることを特徴とす
   る結晶性熱可塑性樹脂シートの製造方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
   記スリットに導入される樹脂膜状体の温度を、前記結晶
   性熱可塑性樹脂の融点温度以上とすることを特徴とする
   結晶性熱可塑性樹脂の製造方法。