JPWO2016031930A1 - エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートおよびその製造方法 - Google Patents

エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートおよびその製造方法 Download PDF

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Abstract

押出成形法で連続的に製造された、機械的強度および外観に優れたエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートおよびその製造方法の提供。押出成形されたエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートであって、R0/d(ただし、R0は面内の位相差[単位:nm]であり、dは厚さ[単位:nm]である。)が3.0×10−3以下であり、厚さが300μm超であることを特徴とするエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シート、およびその製造方法。

Description

本発明は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートおよびその製造方法に関する。
従来、膜構造建築用の膜材として、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(以下、「ETFE」ともいう。)シートが使用されている(特許文献1)。
膜材は、例えば、四角形等の形状をした枠体に固定され、膜パネルとして使用される。
膜パネルとしては、膜材の周囲から引張力をかけて平面状とした状態で枠体に固定したテンションタイプのものや、枠体に2枚の膜材を取り付け、該2枚の膜材の間に空気を充填して膨らませることによって膜材にテンションを与えたクッションタイプのものが知られている。
特開2007−301976号公報
最近は、コストや外観を考慮して、膜パネルを大きくしたいという要求がある。膜パネルを大きくするためには、使用する膜材には、より高い機械的強度が必要である。例えば、膜パネルに強い風圧がかかったときに、膜材が変形しにくく、変形しても、風圧がかからなくなったときに元の状態に戻ることのできる引張降伏応力が必要である。
膜材として従来用いられているETFEシートは、従来の膜パネルの大きさでの機械的強度は充分であるが、大型のパネルにおいては、より機械的強度に優れたETFEシートが求められる。
複数のETFEシートを重ねて使用すれば機械的強度は向上するが、界面反射によって透明性が低下するため、膜材の透明性が求められる用途においては好ましくない。
そこで、機械的強度の向上に対応するために、ETFEシートの厚さを厚くすることが考えられる。しかしその場合、光の透過率が低下する問題や、外観が不充分になる問題が生じる可能性がある。例えば、膜材として従来用いられているETFEシートの製造方法としては一般に、生産性の点から、図10に示すように、ダイ101からシート状に押し出されたETFEの溶融物103を、ロール105の表面に接触させて冷却する方法が採用されている。この方法では、溶融物103の厚さが300μmを超えると、自重が大きいため、得られるETFEシートに外観上の欠陥が発生する。
熱プレス等の圧縮成形法であれば、厚さが厚くても欠陥の少ないETFEシートを製造できるが、生産性が悪い。
本発明は、押出成形された、機械的強度および外観に優れたETFEシートを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、機械的強度および外観に優れたETFEシートを、押出成形法で連続的に製造できる製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、以下の[1]〜[10]の構成を有するETFEシートおよびETFEシートの製造方法を提供する。
[1]押出成形されたETFEシートであって、
/d(ただし、Rは面内の位相差[単位:nm]であり、dは厚さ[単位:nm]である。)が3.0×10−3以下であり、厚さが300μm超であることを特徴とするETFEシート。
[2]厚さが305〜3,000μmである、[1]のETFEシート。
[3]全光線透過率が下式(2)を満たす、[1]または[2]のETFEシート。
100≧全光線透過率(%)>(−0.022)×ETFEシートの厚さ(μm)+96 ・・・式(2)
[4]500ヘルツ音源の音響透過損失が下式(3)を満たす、[1]〜[3]のいずれかのETFEシート。
音響透過損失(dB)>0.0085×ETFEシートの厚さ(μm)+1.58 ・・・式(3)
[5]23℃における引張降伏応力が下式(4)を満たす、[1]〜[4]のいずれかのETFEシート。
引張降伏応力(N/cm)>0.015×ETFEシートの厚さ(μm) ・・・式(4)
[6]膜構造建築物用の膜材である、[1]〜[5]のいずれかのETFEシート。
[7]ETFEを溶融させて溶融物を得て、次に該溶融物を、シート状に賦形するダイを通して連続的に押し出し、対になった2つのロールの間を通過させて冷却することで、[1]〜[6]のいずれかのETFEシートの製造方法であって、
前記2つのロールの一方が剛体ロールで、他方が弾性ロールであり、
前記2つのロールが0.1〜1,000N/cmの線圧で押し付けられており、
前記2つのロールの間を通過する直前の前記溶融物の温度が200〜330℃であり、
前記2つのロールそれぞれの表面温度の平均が50〜180℃である
ことを特徴とするETFEシートシートの製造方法。
[8]ETFEを溶融させて溶融物を得て、次に該溶融物を、シート状に賦形するダイを通して連続的に押し出し、対になった2つのロールの間を通過させて冷却することで、[1]〜[6]のいずれかのETFEシートの製造方法であって、
前記2つのロールがそれぞれ剛体ロールであり、
前記2つのロールの間に、製造するETFEシートの厚さの0.7〜1.1倍のギャップが設けられており、
前記2つのロールの間を通過する直前の前記溶融物の最大厚さが、前記ギャップの1〜1.4倍であり、
前記2つのロールの間を通過する直前の前記溶融物の温度が200〜330℃であり、
前記2つのロールそれぞれの表面温度の平均が50〜180℃である
ことを特徴とするETFEシートシートの製造方法。
[9]ETFEを溶融させて溶融物を得て、次に該溶融物を、シート状に賦形するダイを通して連続的に押し出し、対になった2つのロールの間を通過させて冷却する、ETFEシートの製造方法であって、
前記2つのロールの一方が剛体ロールで、他方が弾性ロールであり、
前記2つのロールが0.1〜1,000N/cmの線圧で押し付けられており、
前記2つのロールの間を通過する直前の前記溶融物の温度が200〜330℃であり、
前記2つのロールそれぞれの表面温度の平均が50〜180℃である
ことを特徴とするETFEシートの製造方法。
[10]ETFEを溶融させて溶融物を得て、次に該溶融物を、シート状に賦形するダイを通して連続的に押し出し、対になった2つのロールの間を通過させて冷却する、ETFEシートの製造方法であって、
前記2つのロールがそれぞれ剛体ロールであり、
前記2つのロールの間に、製造するETFE共重合体シートの厚さの0.7〜1.1倍のギャップが設けられており、
前記2つのロールの間を通過する直前の前記溶融物の最大厚さが、前記ギャップの1〜1.4倍であり、
前記2つのロールの間を通過する直前の前記溶融物の温度が200〜330℃であり、
前記2つのロールそれぞれの表面温度の平均が50〜180℃である
ことを特徴とするETFEシートの製造方法。
本発明のETFEシートは、機械的強度および外観に優れる。
本発明のETFEシートの製造方法によれば、機械的強度および外観に優れたETFEシートを、押出成形法で連続的に製造できる。
本発明のETFEシートの製造方法の第一実施形態を説明する概略図である。 本発明のETFEシートの製造方法の第二実施形態を説明する概略図である。 本発明のETFEシートの製造方法の第三実施形態を説明する図である。 [実施例]の遮音性の評価におけるサンプルの固定方式を説明する概略図である。 前記遮音性の評価で用いた音響試験室の立面図である。 前記遮音性の評価で用いた音響試験室の平面図である。 [実施例]での引張降伏応力の求め方を説明する図である。 [実施例]中、例1で用いた単軸押出機の構成を説明する断面図である。 [実施例]中、例6で用いたプレス機の構成を説明する側面図である。 従来のETFEシートの製造方法の一例を説明する概略図である。
以下の用語の定義は、本明細書および特許請求の範囲にわたって適用される。
「膜構造建築物」とは、屋根、外壁等の少なくとも一部を膜材で構成した建築物を意味する。
「単量体」とは、重合性炭素−炭素二重結合等の重合性不飽和結合を有する化合物を意味する。
「単量体に基づく単位」とは、単量体が重合することによって形成された、単量体分子から構成される構成単位であり、単量体分子の一部が分解によって消失していてもよい。
「含フッ素単量体」とは、フッ素原子を有する単量体を意味し、「非フッ素単量体」とは、フッ素原子を有しない単量体を意味する。
「剛体ロール」とは、ロールの圧胴部最外層材質のヤング率が5×10MPa以上で肉厚2mm以上の円筒からなるロールを意味する。
「弾性ロール」とは、ロールの圧胴部最外層材質のヤング率が5×10MPa未満、または該ヤング率が5×10MPa以上であっても肉厚が2mm未満の円筒からなるロールを意味する。
2つのロールの間の「ギャップ」とは、2つのロールの間の最も狭いところでの距離を意味する。
「2つのロールの間を通過する直前」とは、2つのロールの間の最も狭いところから溶融樹脂の流れ方向の上流側に10mm離れた位置を意味する。
〔ETFEシート〕
本発明のETFEシートは、押出成形されたシートである。すなわち、ETFEを溶融させ、ダイから連続的に押し出し、冷却して得られるシート状の成形品である。
ETFEシートを構成するETFEは1種でもよく2種以上でもよい。
ETFEには添加剤が添加されていてもよい。
(ETFE)
ETFEは、エチレンに基づく単位(以下、「エチレン単位」ともいう。)と、テトラフルオロエチレン(CF=CF;以下、「TFE」ともいう。)に基づく単位(以下、「TFE単位」ともいう。)とを有する共重合体である。
ETFEは、エチレンおよびTFE以外の他の単量体に基づく単位を含んでいてもよい。他の単量体に基づく単位は1種であってもよく2種以上であってもよい。
ETFEは、主鎖末端および側鎖の少なくとも一方に、カルボニル基含有基、ヒドロキシ基、エポキシ基およびイソシアネート基からなる群から選択される少なくとも1種の官能基(以下、「官能基(I)」ともいう。)を有してもよい。官能基(I)は1種であってもよく2種以上であってもよい。
カルボニル基含有基は、構造中にカルボニル基(−C(=O)−)を含む基であり、例えば、炭化水素基の炭素原子間にカルボニル基を含む基、カーボネート基、カルボキシル基、ハロホルミル基、アルコキシカルボニル基、ジカルボン酸無水物残基等が挙げられる。
前記炭化水素基としては、例えば炭素数2〜8のアルキレン基等が挙げられる。なお、該アルキレン基の炭素数は、カルボニル基を含まない状態での炭素数である。アルキレン基は直鎖状でも分岐状でもよい。
ハロホルミル基は、−C(=O)−X(ただしXはハロゲン原子である。)で表される。ハロホルミル基におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。すなわちハロホルミル基としてはフルオロホルミル基(「カルボニルフルオリド基」ともいう。)が好ましい。
アルコキシカルボニル基におけるアルコキシ基は、直鎖状でも分岐状でもよく、炭素数1〜8のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基またはエトキシ基が特に好ましい。
他の単量体としては、含フッ素単量体、非フッ素単量体等が挙げられる。
含フッ素単量体としては、CF=CFCl、CF=CH等のフルオロエチレン類(ただし、TFEを除く。);ヘキサフルオロプロピレン(以下、「HFP」ともいう。)、オクタフルオロブテン−1等の炭素数3〜5のペルフルオロオレフィン類;X(CFCY=CH(ここで、XおよびYはそれぞれ独立して、水素原子またはフッ素原子であり、nは2〜8の整数である。)で表されるポリフルオロアルキルエチレン類;ROCF=CF(ここで、Rは炭素数1〜6で炭素原子間に酸素原子を含んでもよいペルフルオロアルキル基である。)で表されるペルフルオロビニルエーテル類;CHOC(=O)CFCFCFOCF=CF、FSOCFCFOCF(CF)CFOCF=CF等の容易にカルボン酸基またはスルホン酸基に変換可能な基を有するペルフルオロビニルエーテル類;CF=CFOCFCF=CF、CF=CFO(CFCF=CF等の不飽和結合を2個以上有するペルフルオロビニルエーテル類;ペルフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール)、2,2,4−トリフルオロ−5−トリフルオロメトキシ−1,3−ジオキソール、ペルフルオロ(2−メチレン−4−メチル−1,3−ジオキソラン)等の脂肪族環構造を有する含フッ素化合物類;等が挙げられる。
上記X(CFCY=CHで表されるポリフルオロアルキルエチレン類において、nは2〜6の整数が好ましく、2〜4の整数が特に好ましい。具体例としては、CFCFCH=CH、CF(CFCH=CH、CF(CFCH=CH、CFCFCFCF=CH、CFHCFCFCF=CH等が挙げられる。
上記ROCF=CFで表されるペルフルオロビニルエーテル類の具体例としては、ペルフルオロ(メチルビニルエーテル)、ペルフルオロ(エチルビニルエーテル)、ペルフルオロ(プロピルビニルエーテル)(以下、「PPVE」ともいう。)、CF=CFOCFCF(CF)O(CFCF、CF=CFO(CFO(CFCF、CF=CFO(CFCF(CF)O)(CFCF、CF=CFOCFCFOCFCF、CF=CFO(CFCFO)CFCF等が挙げられる。
OCF=CFで表されるペルフルオロビニルエーテル類としては、Rf1OCF=CFまたはRf1OCFX(CFOCF=CF(ここで、Rf1は炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基であり、Xはフッ素原子またはトリフルオロメチル基であり、mは0〜5の整数である。)で表されるものが好ましい。
含フッ素単量体としては、フルオロエチレン類、炭素数3〜5のペルフルオロオレフィン類、ポリフルオロアルキルエチレン類、ROCF=CFで表されるペルフルオロビニルエーテル類が好ましく、HFP、CFCFCH=CH、CF(CFCH=CH2、PPVEが特に好ましい。
非フッ素単量体としては、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等の炭素原子数3〜5のオレフィン類、ジカルボン酸無水物基を有しかつ環内に重合性不飽和基を有する環状炭化水素化合物(以下、「環状炭化水素単量体」ともいう。)、不飽和ジカルボン酸、ビニルエステル類、ビニルアルコール等が挙げられる。
環状炭化水素単量体としては、1つ以上の5員環または6員環からなる環状炭化水素であって、ジカルボン酸無水物基と環内重合性不飽和基を有する重合性化合物が好ましい。環状炭化水素単量体の具体例としては、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、無水マレイン酸等が挙げられる。
不飽和ジカルボン酸としては、イタコン酸、シトラコン酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、シトラコン酸、マレイン酸等が挙げられる。
ETFE中のエチレン単位とTFE単位とのモル比(エチレン単位/TFE単位)は、25/75〜75/25が好ましく、30/70〜60/40が特に好ましい。エチレンの割合が多いほど押出成形性が優れる。TFE単位の割合が多いほど、ETFEシートの耐候性等の耐久性が優れる。エチレン単位とTFE単位とのモル比が前記範囲内であれば、それらの特性が共に優れる。
ETFE中のエチレン単位とTFE単位との合計量は、全単位の合計に対し、75〜100モル%が好ましく、85〜99モル%が特に好ましい。
ETFEとしては、エチレン単位と、TFE単位と、下記単量体(1)に基づく単位とを有し、エチレン単位とTFE単位とのモル比が25/75〜75/25であり、エチレン単位とTFE単位との合計に対する前記単量体(1)に基づく単位の割合が0.5〜25モル%である共重合体が好ましい。単量体(1)に基づく単位の割合は、1〜15モル%が特に好ましい。
単量体(1):ポリフルオロアルキルエチレン類、プロピレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、環状炭化水素単量体からなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体。
単量体(1)に基づく単位の割合が前記範囲の下限値以上であれば、ETFEシートの透明性、耐引き裂き強度等の物性がより優れる。該割合が前記範囲の上限値以下であれば、ETFEシートの引っ張り強度、引っ張り弾性率等がより優れる。
ETFEのメルトフローレート(以下、「MFR」ともいう。)は、特に限定されないが、1.5〜80g/10分が好ましく、3.0〜40g/10分が特に好ましい。MFRが前記範囲の下限値以上であれば、押出成形時のシートに内部応力が残りにくく、ETFEシートの位相差が小さくなりやすい。MFRが前記範囲の上限値以下であれば、ETFEシートの機械的強度がより優れる。
なお、ETFEが2種以上のETFEの混合物として用いられる場合、ETFEのMFRは、ETFEの混合物全体のMFRである。ETFEの混合物のMFRは、各ETFEの質量割合に応じて平均化された値である。
ETFEの融点は、150〜300℃が好ましく、170〜270℃が特に好ましい。融点が前記範囲の下限値以上であると、ETFEシートの長期の荷重下での変形耐性がより優れ、上限値以下であると、ETFEの成形性が優れ、ETFEシートの位相差がより小さくなりやすい。
(添加剤)
添加剤としては、公知のものを適宜用いることができる。具体例としては、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、赤外線吸収剤、難燃剤、難燃フィラー、有機顔料、無機顔料、染料等が挙げられる。耐候性が優れる点からは無機系添加剤が好ましい。
ETFEシートにおける添加剤の含有量は、ETFEシートの総質量に対し、20質量%以下が好ましく、10質量%以下が特に好ましい。
(R/d)
本発明のETFEシートのR/d(ただし、Rは面内の位相差[単位:nm]であり、dは厚さ[単位:nm]である。)は、3.0×10−3以下であり、2.5×10−3以下が好ましく、2.0×10−3以下がより好ましく、1.0×10−3以下が特に好ましい。R/dの下限値としては0が好ましい。
は、面内の位相差(「リタデーション」とも称される。)であり、下式(1)で定義される。
=(Nx−Ny)×d ・・・(1)
ここで、(Nx−Ny)は、ETFEシートの面内の直交する2方向(遅相軸方向および進相軸方向)の屈折率の差であり、Nx≧Nyである。dは前述のとおりETFEシートの厚さ[単位:nm]である。つまりETFEシートのR/dは、(Nx−Ny)であり、面内の複屈折を示す。
/dは、ETFEシートの内部ひずみの指標である。内部ひずみは、目視、偏光等でETFEシートを観察した時に、筋状、波打ち等の欠陥として観察される。
/dが3.0×10−3以下であれば、ETFEシートの面内全体に無理な配向が無く、ETFEシートの外観が優れる。また、厚さが同じでR/dが3.0×10−3を超えるETFEシートに比べて、透明性や遮音性、機械的強度が優れる傾向がある。
/dは、ETFEシートの製造条件によって調整できる。
押出成形法で連続的に製造する場合、ETFEを溶融させ、ダイから押し出した後のシート状の溶融物を、対になったロールの間を通過させる直前にバンク(樹脂溜まり)が形成されると、バンク部分で樹脂が滞留する。樹脂が滞留することで内部ひずみが大きくなる。後述する製造方法では、このような樹脂の滞留が生じにくいため、R/dが3.0×10−3以下のETFEシートを得ることができる。
なお、熱プレス等の圧縮成形の場合、押出成形法に比べて、内部ひずみは生じにくいが、前述のとおり生産性が悪い。また、溶融物を急冷できないため、得られるシート中のETFEの結晶化度が高くなり、同じ厚さである場合、本発明のETFEシートに比べて透明性が劣る。
(厚さ)
本発明のETFEシートの厚さは、300μm超であり、305〜3,000μmが好ましく、305〜2,000μmがより好ましく、400〜1,500μmが特に好ましい。厚さが前記範囲の下限値以上であると、ETFEシートの絶対強度(幅当たりの耐荷重)が優れる。厚さが前記範囲の上限値以下であると、ETFEシートの透明性が優れ、軽量化の点でも好ましい。
(透明性)
本発明のETFEシートの全光線透過率は、下式(2)を満たすものであることが好ましく、下式(2−1)を満たすことが特に好ましい。
100≧全光線透過率(%)>(−0.022)×ETFEシートの厚さ(μm)+96 ・・・式(2)
100≧全光線透過率(%)>(−0.020)×ETFEシートの厚さ(μm)+96 ・・・式(2−1)
同じ厚さでも、ETFEの組成(結晶性)や成形時の溶融物の冷却速度によって全光線透過率が異なる。たとえば、押出成形時の溶融物の冷却速度を速くすると、ETFEの結晶化度が低く、全光線透過率が高くなり、式(2)を満たすものとなりやすい。
(遮音性)
本発明のETFEシートの500ヘルツ音源の音響透過損失は、下式(3)を満たすものであることが好ましく、下式(3−1)を満たすことが特に好ましい。
音響透過損失(dB)>0.0085×ETFEシートの厚さ(μm)+1.58 ・・・式(3)
音響透過損失(dB)>0.0090×ETFEシートの厚さ(μm)+1.58 ・・・式(3−1)
ここで、音響透過損失は、ETFEシートを1.68m×1.79mの長方形の開口部に展張した時の500ヘルツ音源の音響透過損失である。ETFEシートの音響透過損失は、ETFEシートの厚さ、弾性率等によって調整できる。
(機械的強度)
本発明のETFEシートの23℃における引張降伏応力は、下式(4)を満たすものであることが好ましく、下式(4−1)を満たすことが特に好ましい。式(4)を満たすものであれば、不必要に厚さを増やすことなく膜パネル等の膜構造物の設計が可能である。
引張降伏応力(N/cm)>0.015×ETFEシートの厚さ(μm) ・・・式(4)
引張降伏応力(N/cm)>0.017×ETFEシートの厚さ(μm) ・・・式(4−1)
ここで、引張降伏応力は、23℃における値である。ETFEシートの引張降伏応力は、ETFEの組成(結晶性)、延伸などの強度向上処理等によって調整できる。たとえばETFEの結晶性が高いほど引張降伏応力が大きくなる。
(用途)
本発明のETFEシートは、機械的強度および外観に優れることから、膜構造建築物(運動施設、園芸施設、アトリウム等)用の膜材(屋根材、天井材、外壁材、内壁材、被覆材等)として好適である。
また、膜構造建築物の膜材だけではなく、たとえば、屋外使用板材(防音壁、防風フェンス、越波柵、車庫天蓋、ショッピングモール、歩行路壁、屋根材)、ガラス飛散防止フィルム、耐熱・耐水シート、建材等(テント倉庫のテント材、日よけ用膜材、明かり取り用の部分屋根材、ガラスに替わる窓材、防炎仕切り用膜材、カーテン、外壁補強、防水膜、防煙膜、不燃透明仕切り、道路補強、インテリア(照明、壁面、ブランド等)、エクステリア(テント、看板等)等)、生活レジャー用品(釣りざお、ラケット、ゴルフクラブ、映写幕等)、自動車用材料(幌、制振材、ボディ等)、航空機材料、船舶材料、家電外装、タンク、容器内壁、フィルタ、工事用膜材、電子材料(プリント基板、配線基板、絶縁膜、離型膜等)、太陽電池モジュールの表面材料、太陽熱発電用のミラー保護材、ソーラー温水器の表面材等に有用である。
〔ETFEシートの製造方法〕
本発明のETFEシートの製造方法は、下記の(1)または(2)である。
製造方法(1):
ETFEを溶融させて溶融物を得て、次に該溶融物を、シート状に賦形するダイを通して連続的に押し出し、対になった2つのロールの間を通過させて冷却する、ETFEシートの製造方法であって、
前記2つのロールの一方が剛体ロールで、他方が弾性ロールであり、
前記2つのロールが0.1〜1,000N/cmの線圧で押し付けられており、
前記2つのロールの間を通過する直前の前記溶融物の温度が200〜330℃であり、
前記2つのロールそれぞれの表面温度の平均が50〜180℃である
ことを特徴とするETFEシートの製造方法。
製造方法(2):
ETFEを溶融させて溶融物を得て、次に該溶融物を、シート状に賦形するダイを通して連続的に押し出し、対になった2つのロールの間を通過させて冷却する、ETFEシートの製造方法であって、
前記2つのロールがそれぞれ剛体ロールであり、
前記2つのロールの間に、製造するエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートの厚さの0.7〜1.1倍のギャップが設けられており、
前記2つのロールの間を通過する直前の前記溶融物の最大厚さが、前記ギャップの1〜1.4倍であり、
前記2つのロールの間を通過する直前の前記溶融物の温度が200〜330℃であり、
前記2つのロールそれぞれの表面温度の平均が50〜180℃である
ことを特徴とするETFEシートの製造方法。
(第一実施形態)
第一実施形態は上述の製造方法(1)の一例である。
図1は、本発明のETFEシートの製造方法の第一実施形態を説明する概略図である。
<製造装置>
第一実施形態の製造方法は、押出機11と、押出機11に接続されたダイ13と、対になった剛体ロール15および弾性ロール17と、剥離ロール19と、巻取機(図示略)とを備える製造装置10を用いて行われる。
剛体ロール15および弾性ロール17は、それらの間に、ダイ13からシート状に押し出されたETFEの溶融物1が通過できるように配置されている。
押出機11は、ETFEを溶融させ、ダイ13から任意の押出速度で連続的に押し出すために用いられる。
押出機11としては、特に限定されず、単軸押出機、二軸押出機等の公知の押出機を用いることができる。
ダイ13は、押出機11で溶融させたETFEをシート状に賦形するものである。
ダイ13としては、たとえばフラットダイ(Tダイ)が挙げられる。
剛体ロール15としては、表面温度を調節できるものが用いられる。表面温度を調節できる剛体ロールとしては、冷却ロール等として公知のものを用いることができる。たとえば、回転軸に取り付けられる内筒と、内筒の外側に配置される外筒とを備え、内筒と外筒との間に熱媒体(冷媒)を流通または保持するようになっているロールが挙げられる。かかる剛体ロールにおいては、任意の温度に加熱または冷却された熱媒体を内筒と外筒との間に流通させることにより、または内筒と外筒との間に保持された熱媒体を任意の温度に加熱または冷却することにより、外筒の表面温度、つまり剛体ロール15の表面温度を制御できるようになっている。
外筒の肉厚は、2mm以上が好ましく、3〜30mmがより好ましく、5〜20mmが特に好ましい。肉厚が前記範囲の下限値以上であると、弾性ロール17等で加圧された場合に、剛体ロール15が変形しにくい。肉厚が前記範囲の上限値以下であると、熱媒体との温度交換性が良好である。また、外筒の重量を抑えることができる。
剛体ロール15(外筒、内筒等)の材料としては、ヤング率が5×10MPa以上の材料が好ましい。また、高温のETFEの溶融物と接触することから、耐熱性の高い材料が好ましい。たとえば金属、セラミックス等が挙げられる。
上記の中でも、加工性の点から、金属が好ましい。金属としては、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミ合金、ニッケル合金等が挙げられる。
剛体ロール15が金属製の場合、剛体ロール15の表面は、硬さを増すために、セラミックコーティング、セラミック焼結、セラミック蒸着、超硬金属溶射、メッキ、浸炭、窒化等の表面改質を施されていてもよい。表面改質としては、剛体ロール15が鉄系の材料からなる場合、表面粗度、耐食性、加工性の点から、電解クロムメッキや無電解ニッケルメッキ等が好ましい。
剛体ロール15の表面粗さは、中心線平均粗さRaの値として、0.8μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましく、0.3μm以下が特に好ましい。Raが前記の上限値以下であると、ETFEシート表面が平滑仕上がりになる。表面が平滑であることは光線透過率、外観の点で好ましい。
弾性ロール17としては、ゴム、エラストマーおよびプラスチックからなる群から選ばれる材料からなる被覆を表面に有する被覆ロール、可撓性金属ロール等が挙げられる。
被覆ロールの被覆を構成するゴムとしては、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、ネオプレンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。エラストマーとしては、ポリエステル系、ウレタン系、ポリアミド系等が挙げられる。プラスチックとしては、フッ素樹脂、ポリスルフォン、ポリアミド等が挙げられる。
ゴム、エラストマーおよびプラスチックのヤング率(=引張弾性率)は、1〜5×10MPaが好ましく、3〜5×10MPaが特に好ましい。
被覆の肉厚は、0.25mm以上が好ましく、0.5〜30mmがより好ましく、1〜20mmが特に好ましい。肉厚が前記範囲の下限値以上であると、ETFEの溶融物が剛体ロール15と弾性ロール17との間を通過する際に、弾性ロール17が充分に変形し、内部ひずみが生じにくい。肉厚が前記範囲の上限値以下であると、熱媒体との温度交換性に優れる。
被覆の表面粗さは、剛体ロール15の表面粗さと同様に、中心線平均粗さRaの値として、0.8μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましく、0.3μm以下が特に好ましい。Raが前記の上限値以下であると、ETFEシート表面が平滑仕上がりになる。
被覆ロールとしては、表面温度を調節できるものが用いられる。表面温度を調節できる被覆ロールとしては、たとえば、回転軸に取り付けられる内筒と、該内筒の外側に配置される外筒と、該外筒の外周面を被覆する前記被覆とを備え、内筒と外筒との間に熱媒体(冷媒)を流通または保持するようになっているロールが挙げられる。
外筒、内筒はそれぞれ、剛体ロール15で挙げたものと同様であってよい。
可撓性金属ロールとしては、たとえば、金属製の可撓性の外筒と、該可撓性の外筒の内側に外筒に隣接して配置された軟質下地とを有するロールが挙げられる。かかるロールにおいては、最外層の可撓性の外筒が可撓性を有することから、表面が剛体ロール15等で加圧された場合に変形する。
可撓性の外筒の肉厚は、1.0mm未満が好ましく、0.05〜0.7mmがより好ましく、0.07〜0.5mmが特に好ましい。肉厚が前記の上限値以下であると、撓み性が確保でき、下限値以上であると、耐久性に優れる。
可撓性の外筒の表面粗さは、剛体ロール15の表面粗さと同様に、中心線平均粗さRaの値として、0.8μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましく、0.3μm以下が特に好ましい。Raが前記の上限値以下であると、ETFEシート表面が平滑な仕上がりになる。
軟質下地は、ゴム、エラストマー、液体等が挙げられる。ゴム、エラストマーとしてはそれぞれ前記と同様のものが挙げられる。軟質下地が液体からなる場合、液体として熱媒体を用いることができる。
軟質下地がゴムまたはエラストマーである場合、軟質下地の厚さは、0.5mm以上が好ましく、1〜30mmがより好ましく、2〜20mmが特に好ましい。軟質下地の厚さが前記範囲の下限値以上であると、ETFEの溶融物が剛体ロール15と弾性ロール17との間を通過する際に、弾性ロール17が充分に変形し、内部ひずみが生じにくい。軟質下地の厚さが前記範囲の上限値以下であると、熱媒体との温度交換性に優れる。
軟質下地が液体である場合、軟質下地の厚さは、0.3mm以上が好ましく、0.5〜20mmがより好ましく、1〜15mmが特に好ましい。軟質下地の厚さが前記範囲の下限値以上であると、ETFEの溶融物が剛体ロール15と弾性ロール17との間を通過する際に、弾性ロール17が充分に変形し、内部ひずみが生じにくい。軟質下地の厚さが前記範囲の上限値以下であると、特に液体として熱媒体が封入されている場合に、真円度の確保など機械的製作が容易である。
可撓性金属ロールとしては、表面温度を調節できるものが用いられる。
表面温度を調節できる可撓性金属ロールとしては、たとえば、回転軸に取り付けられる内筒と、該内筒の外側に配置される金属製の可撓性の外筒とを備え、内筒と外筒との間に液状の熱媒体(冷媒)を流通または封入するようになっているロールが代表的に挙げられる。
剥離ロール19は、剛体ロール15に沿って移動し冷却されたETFEの溶融物1、すなわちETFEシートを、剛体ロール15から剥離させ、巻取機(図示略)へと移送するために用いられる。
剥離ロール19としては、特に限定されず、剛体ロールでもよく弾性ロールでもよい。
<製造方法>
製造装置10を用いたETFEシートの製造方法について説明する。
ETFEを押出機11に供給し、押出機11内で溶融させ、ETFEの溶融物を連続的にダイ13に供給してシート状に押し出す。押し出された溶融物1を、ダイ13の下方に配置され、所定の線圧で押し付けられた剛体ロール15と弾性ロール17との間に通過させる。
剛体ロール15と弾性ロール17とは、所定の線圧で押し付けられており、それらの間を溶融物が通過する際、溶融物1が弾性ロール17によって剛体ロール15の表面に密着する。また、剛体ロール15および弾性ロール17によって溶融物1が両面から冷却される。
剛体ロール15と弾性ロール17との間を通過した溶融物1は、所定の速度で回転する剛体ロール15に沿って移動しながらさらに冷却される。冷却された溶融物1(ETFEシート)は、剥離ロール19によって、剛体ロール15から剥離され、必要に応じてさらに冷却され、巻取機(図示略)へと移送される。
ETFEとしては、市販のものを用いてもよく、公知の製造方法により製造したものを用いてもよい。ETFEの製造方法は、特に限定されず、ラジカル重合開始剤を用いる重合方法が挙げられる。重合方法は、特に限定されず、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等が挙げられる。
押出機11に供給するETFEに予め添加剤が添加されていてもよく、押出機11にETFEとともに添加剤を供給してもよい。
押出機11内の温度は、ETFEを溶融させるために、ETFEの融点以上であり、(融点+10℃)〜(融点+150℃)が好ましく、(融点+20℃)〜(融点+100℃)が特に好ましい。押出機11内の温度が前記の下限値以上であると、均質な溶融物を得られるので安定した押出成形が可能である。押出機11内の温度が前記の上限値以下であると、熱分解に伴う材料の劣化を抑えられる。
ダイ13内の温度の好ましい範囲も同様である。
剛体ロール15と弾性ロール17との間の線圧は、0.1〜1,000N/cmであり、5〜1,000N/cmが好ましく、10〜500N/cmがより好ましく、30〜300N/cmが特に好ましい。該線圧が前記範囲の下限値以上であると、溶融物1が剛体ロール15に良好に密着し、押し付けムラによる欠陥の発生を低減できる。上限値以下であると、剛体ロール15と弾性ロール17との間を通過する際に溶融物1の内部で回転、横流れ等が生じにくく、内部ゆがみが小さいETFEシートが得られやすい。また、弾性ロール17の耐久性が良好である。
剛体ロール15の表面温度と弾性ロール17の表面温度との平均(以下、「平均表面温度」ともいう。)は、50〜180℃であり、60〜170℃が好ましく、70〜150℃が特に好ましい。平均表面温度が前記範囲の上限値以下であると、溶融物1が剛体ロール15と弾性ロール17との間を通過する際に急冷され、ETFEの結晶化度が低くなり、得られるETFEシートの透明性が優れる。平均表面温度が前記範囲の下限値以上であると、ロールへのシートの密着性に優れる。
剛体ロール15の表面温度は、40〜180℃が好ましく、50〜150℃が特に好ましい。剛体ロール15の表面温度が前記範囲の下限値以上であると、ロールへのシートの密着性に優れ、上限値以下であると、溶融物1が剛体ロール15と弾性ロール17との間を通過する際に急冷され、ETFEの結晶化度が低くなり、得られるETFEシートの透明性に優れる。
弾性ロール17の表面温度は、弾性ロール17の表面の材質によっても異なるが、60〜180℃が好ましく、80〜150℃が特に好ましい。弾性ロール17の表面温度が前記範囲の下限値以上であると、特殊な冷却方法を用いる必要がなく操作性に優れ、上限値以下であると、溶融物1が剛体ロール15と弾性ロール17との間を通過する際に急冷され、ETFEの結晶化度が低くなり、得られるETFEシートの透明性に優れると同時に弾性ロールの寿命が延びる。
剛体ロール15と弾性ロール17との間を通過する直前の溶融物1の温度は、200〜330℃であり、220〜320℃が好ましく、240〜310℃が特に好ましい。溶融物1の温度が前記範囲の下限値以上であると、剛体ロール15と弾性ロール17との間を通過する際に急冷され、ETFEの結晶化度が低くなり、得られるETFEシートの透明性が優れる。溶融物1の温度が前記範囲の上限値以下であると、熱分解に伴う材料の劣化を抑えられる。
剛体ロール15と弾性ロール17との間を通過する直前の溶融物1の温度は、ダイ13内の温度、エアギャップ等により調整できる。エアギャップは、ダイ13の出口から冷却点までの距離である。冷却点は、ダイから押し出された溶融物1が最初にロール(2つのロールの一方または両方)と接する位置である。
エアギャップは、200mm以下が好ましく、150mm以下が特に好ましい。
ETFEの溶融物1の引取速度(剛体ロール15の周速度)は、0.3〜50m/分が好ましく、0.5〜20m/分が特に好ましい。下限値以上であると、ETFEシートの生産性が優れる。上限値以下であると、ETFEシートの透明性等の物性を担保出来る。
(第二実施形態)
第二実施形態は上述の製造方法(1)の一例である。
図2は、本発明のETFEシートの製造方法の第二実施形態を説明する概略図である。なお、以下に示す実施形態において、第一実施形態に対応する構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
第二実施形態の製造方法は、製造装置20を用いて行われる。製造装置20は、プラスチックフィルム21と、プラスチックフィルム21を巻き取る第二の巻取機(図示略)とをさらに備える以外は、製造装置10と同様である。
第二実施形態の製造方法は、剛体ロール15と弾性ロール17との間にETFEの溶融物1を通過させる際に、溶融物1の弾性ロール17側にプラスチックフィルム21を共流しする点で、第一実施形態の製造方法と相違する。
プラスチックフィルム21の材質としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。
プラスチックフィルム21の表面粗さは、剛体ロール15の表面粗さと同様に、中心線平均粗さRaの値として、0.8μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましく、0.3μm以下が特に好ましい。Raが前記の上限値以下であると、ETFEシート表面が平滑仕上がりになる。
第二実施形態においては、プラスチックフィルム21を共流しすることで、比較的面粗度の大きな弾性ロールを使用しても、高い光線透過率を持ち外観に優れたETFEシートを製造できる。
(第三実施形態)
第三実施形態は上述の製造方法(2)の一例である。
図3は、本発明のETFEシートの製造方法の第三実施形態を説明する概略図である。
<製造装置>
第三実施形態の製造方法は、押出機11と、押出機11に接続されたダイ13と、対になった第一の剛体ロール31および第二の剛体ロール33と、剥離ロール19と、巻取機(図示略)とを備える製造装置30を用いて行われる。
第一の剛体ロール31および第二の剛体ロール33は、それらの間に、ダイ13からシート状に押し出されたETFEの溶融物1が通過できるように配置されている。
製造装置30は、ダイ13が出口を下方ではなく側方に向けて配置され、剛体ロール15および弾性ロール17の代わりに第一の剛体ロール31および第二の剛体ロール33を備える以外は、製造装置10と同様である。
第一の剛体ロール31および第二の剛体ロール33としてはそれぞれ、剛体ロール15と同様のものが挙げられる。
第一の剛体ロール31および第二の剛体ロール33は同じものでも異なるものでもよい。
<製造方法>
製造装置30を用いたETFEシートの製造方法について説明する。
ETFEを押出機11に供給し、押出機11内で溶融させ、ETFEの溶融物を連続的にダイ13に供給してシート状に押し出す。押し出された溶融物1を、ダイ13の側方に配置され、所定のギャップを設けて配置された第一の剛体ロール31と第二の剛体ロール33との間に通過させる。
第一の剛体ロール31と第二の剛体ロール33との間のギャップは、製造するETFEシートの厚さの0.7〜1.1倍とされており、それらの間を溶融物が通過する際、溶融物1が第二の剛体ロール33によって第一の剛体ロール31の表面に密着する。また、第一の剛体ロール31および第二の剛体ロール33によって溶融物1が両面から冷却される。
第一の剛体ロール31と第二の剛体ロール33との間を通過した溶融物1は、所定の速度で回転する第一の剛体ロール31に沿って移動しながらさらに冷却される。冷却された溶融物1(ETFEシート)は、剥離ロール19によって第一の剛体ロール31から剥離され、必要に応じてさらに冷却され、巻取機(図示略)へと移送される。
ETFEを溶融させる際の押出機11内の温度、ダイ13内の温度、ETFEの溶融物1の引取速度それぞれの好ましい範囲は第一実施形態と同様である。
第一の剛体ロール31と第二の剛体ロール33との間のギャップは、製造するETFEシートの厚さの0.75〜1倍が好ましい。
第一の剛体ロール31と第二の剛体ロール33との間を通過する直前の溶融物1の最大厚さは、それらのロール間のギャップの1〜1.4倍であり、1〜1.2倍が特に好ましい。
該最大厚さが前記の上限値以下であることは、バンク(樹脂溜まり)が形成されないか、形成されても通常の圧延成形法よりもバンクが小さいことを示す。圧延成形法では、ダイから押し出した溶融物を、対になった剛体ロールの間を通過させている。その際、ロール直前に形成されるバンクの量が多すぎると、シートの表面に波上の模様がつき、バンクの量が少なすぎると、シートの表面に局部的凹みが発生することが知られている。そのため、圧延成形法でのシートの成形は、通常、ロール間のギャップの1.5〜2倍程度のバンクが形成される条件で行われる。しかし、この条件でETFEシートを製造する場合、ロール近傍で冷えた樹脂がバンク部で滞留することで、内部ひずみが大きくなる。内部ひずみが大きいETFEシートは、前記のR/dが大きい。
該最大厚さが前記の上限値以下であれば、内部ひずみが小さく、R/dが3.0×10−3以下のETFEシートを製造できる。バンクを形成しないかその量を少なくすることで表面に多少の局部的凹みが発生したとしても、内部ひずみが小さいことの方が、ETFEシートを膜構造建築物用の膜材として用いる上で好ましい。
前記最大厚さは、ダイ1の出口のギャップ、第一の剛体ロール31および第二の剛体ロール33の回転速度および表面温度、溶融物およびロール等によって調整できる。
第一の剛体ロール31の表面温度と第二の剛体ロール33の表面温度との平均は、第一実施形態における平均表面温度と同様に、50〜180℃あり、好ましい範囲も同様である。
第一の剛体ロール31の表面温度の好ましい範囲は、剛体ロール15の表面温度の好ましい範囲と同様である。
第二の剛体ロール33の表面温度は、40〜170℃が好ましく、50〜140℃が特に好ましい。第二の剛体ロール33の表面温度が前記範囲の下限値以上であると、特殊な冷却方法を用いる必要がなく操作性に優れ、上限値以下であると溶融物1が第一および第二の剛体ロールの間を通過する際に急冷され、ETFEの結晶化度が低くなり、得られるETFEシートの透明性に優れる。また第一の剛体ロールより低温に設定することでシートとの離型性に優れる。
第一の剛体ロール31と第二の剛体ロール33との間を通過する直前の溶融物1の温度は、第一実施形態と同様に、200〜330℃であり、好ましい範囲も同様である。
以上、第一実施形態〜第三実施形態を示して本発明のETFEシートの製造方法を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。上記実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
以上説明した本発明のETFEシートの製造方法によれば、本発明のETFEシートを製造できる。すなわち、本発明のETFEシートの製造方法においては、対になった2つのロールの間を通過する際、溶融物が一方のロール(剛体ロール15、第一の剛体ロール31)の表面に良好にムラなく接触する。また、製造方法(1)では、2つのロールの一方が弾性ロールであることにより、冷却点の直前にバンクが形成されず、製造方法(2)でも、バンクが形成されないか、または形成されてもわずかな量とされている。これにより、冷えた樹脂がバンク部で滞留することによる内部ひずみの発生が抑制され、R/dの小さいETFEシートが得られる。
また、本発明のETFEシートの製造方法においては、溶融物が2つのロールを通過する際に急冷されるため、ETFEの結晶化度が低くなり、透明性に優れたETFEシートが得られる。
以下、実施例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
後述の例1〜6のうち、例1〜3は実施例であり、例4〜5は比較例であり、例6は参考例である。
各例で用いた評価方法を以下に示す。
〔評価方法〕
(MFRの測定方法)
ETFEのMFR(単位:g/10分)は、ASTM D3159に規定された測定法により、温度297℃、荷重49Nの条件で測定した。
(融点の測定方法)
示差熱分析装置(セイコーインスツルメンツ社製、DSC7020)で、流量200cm/分の空気中、10℃/分で昇温した時の第一スキャンで示す吸熱ピークから求めた温度を融点とした。
(表面粗さ)
JIS B0651:1976に規定された触針式表面粗さ測定器および測定法により、下記の測定条件で、中心線平均粗さRaを測定した。
測定条件:速度1.5cm/分、測定長さ4mm、カットオフ値0.8mm。
ロールの場合には直接測定するのが困難なため、同じ材質で同じ製造工程を経た平板の試験片を作成し、上記測定機にて測定した。
(全光線透過率)
各例で作製したシートを50mm×50mmの正方形状に裁断してサンプルを作製し、全光線透過率(%)を測定した。
測定は、JIS K7361−1:1997「プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法−第1部:シングルビーム法」に準拠し、濁度計(日本電色工業社製NDH5000)を用いて、サンプルを光軸に直角に(光軸がシートを平らに置いた際にZ軸にあたるように)置き、積分球の開口部(Φ30mm)を完全に覆い、室温にて行った。光源はD65を用いた。
(遮音性)
各例で作製したシート2枚を重ね、端部を10mm幅でヒートシールして、縦横約2.2mの正方形の1枚もののシートを作製し、サンプルとした。
サンプルの周辺部を角材で固定し、1.68m×1.79mの長方形の開口部に展張された状態にした。固定に関しては、図4に示すような方式を採用した。すなわち、厚さおよび幅が10.5cmの木製の角材41の片面に、厚さ2mmのブチルゴムシート43、サンプル42、厚さ2mmのブチルゴムシート43、厚さ9mmの鋼材45(150mm間隔で事前に穴加工を実施)を順次積層し、鋼材45の上から木ねじ44を締めることにより、サンプル42を角材41に固定した。角材41の長さは、形成する長方形の開口部の大きさにあわせた長さとした。ブチルゴムシート43および鋼材45はそれぞれ、角材41よりも狭幅で、角材41と同じ長さのものを使用した。
固定したサンプルについて、500ヘルツ音源の音響透過損失(dB)を、JIS A1416:2000「実験室における建築部材の空気音遮断性能の測定方法」に準拠し、旭硝子社内の音響試験室で測定した。該音響試験室内はA室とB室とに区画され、A室とB室とを区画する壁に開口部が設けられている。
図5、図6に、該音響試験室の立面図、平面図をそれぞれ示す。図5〜6中の数値の単位はmmである。また、該音響試験室の緒元を以下に示す。
形状:不整形七面体。
壁厚:25cmコンクリート壁。
平均高さ:4.5m。
室内表面積:143m
室内容積:117m
開口部寸法:幅1,890mm、高さ2,000mm。
(引張降伏応力)
JIS K7127:1999「プラスチック−引張特性の試験方法−第3部:フィルム及びシートの試験条件」に準拠し、各例で作製したシートを打ち抜いて5号試験片を作製した。
作製した5号試験片について、温度23±2℃、相対湿度60±10%にて、引張速度200mm/分で、応力−ひずみ曲線を求めた。変位はビデオ式非接触伸び計(島津製作所製DVE−10)を用い、25mmの評点間にマーカーを設置して測定した。得られた応力−ひずみ曲線から引張降伏応力を求めた。
ETFEシートの応力−ひずみ曲線は、図7に示すような形状を示す。そのため、図7に示すように、初期のひずみに対して応力が直線的に増加する第一段階の傾きと、第一段階よりもひずみに対する応力の増加が小さな第二段階の傾きをそれぞれ延長していった時の交点の応力値を引張降伏応力とした。
(R/d)
各例で作製したシートを50mm×50mmの大きさに裁断してサンプルとした。
該サンプルについて、大塚電子社製位相差フィルム・光学材料評価装置RETS−100にて、回転検光子法で、波長500nmにおける面内のリタデーション値(位相差)を測定した。次いで測定したリタデーション値(nm)を試料厚さ(nm)で除してR/dを求めた。検出器はマルチチャンネル分光光度計、測定スポット径はφ5mm、透過用偏光子ユニットとして消光比1×10−5グラントムソンプリズム内臓自動回転(角度精度0.1°)、測定用光源は100Wハロゲンランプを用いた。
(平坦度)
各例で作製したシートを0.5m×0.5mの大きさに裁断してサンプルとした。
サンプルを、熱風恒温槽内に置いた平坦な10mm厚さのポリテトラフルオロエチレン(以下、「PTFE」ともいう。)板の上で100℃×2時間加熱した後、PTFE板毎取出して室温で16時間自然冷却した。その後、PTFE板を取り除き、サンプルを水平な金属板上に置き、サンプルの変形によって金属板から浮いた部位での最大の高さ(mm)を測定した。測定結果から下記の基準で平坦度を評価した。
○(良好):2mm未満。
△(可):2mm以上5mm未満。
×(不良):5mm以上。
前記最大高さは、内部ひずみ開放による変形度の指標である。前記最大高さが小さいほど、シートの内部ひずみが少ないことを示す。
〔例1〕
ETFE(旭硝子社製、フルオンETFE C−55AXP(製品名)、MFR:6.2g/10分、融点:262℃)を、第一実施形態に示した製造装置10と同様の構成の製造装置を用い、表1に記載の条件にて押出成形して、厚さ500μmのETFEシートを得た。
押出成形時、剛体ロール15と弾性ロール17との間を通過する直前のETFEの溶融物の温度は314℃であった。
押出機11としては、図8に示す構成の単軸押出機80を用いた。単軸押出機80は、スクリュー81と、スクリュー81を収容するバレル(シリンダ)83と、バレル83の上流に接続されたホッパー85と、スクリュー81の回転を制御する駆動装置および減速機を備える本体部87と、バレル83内を加熱または冷却するためのヒーター91およびブロワー93とを備える。バレル83の先端にダイ13が接続されている。
単軸押出機80の口径(バレル83の内径)は90mm、L/D(スクリュー長/スクリュー径)は32である。ダイ13としては、ニッケル合金製のシート成形ダイを使用し、ダイ13の吐出口幅は1,020mmであり、ダイ13の出口部の開口ギャップは1mmに設定した。
剛体ロール15としては、外筒の肉厚が6.0mmの金属ロールを用いた。弾性ロール17としては、日立造船社製UFロール(可撓性金属ロール、外筒の肉厚:0.2mm)を用いた。剛体ロール15の表面および弾性ロール17の表面の中心線平均粗さRaはそれぞれ0.08μmおよび0.05μmであった。
〔例2〜4〕
成形条件および製造するETFEシートの厚さを表1に示す値とした以外は例1と同様にしてETFEシートを得た。
Figure 2016031930
〔例5〕
ETFEを、第三実施形態に示した製造装置30と同様の構成の製造装置を用い、第一の剛体ロール31と第二の剛体ロール33との間のギャップを0.45mmとし、表2に記載の条件にて押出成形して、厚さ500μmのETFEシートを得た。
押出成形時、剛体ロール15と弾性ロール17との間を通過する直前のETFEの溶融物の温度は297℃であり、最大厚さ(バンクの厚さ)は800〜1,250μm(ロール間のギャップの約1.8〜2.8倍)であった。
ETFE、押出機11およびダイ13は、例1で用いたのと同じものを用いた。
第一の剛体ロール31としては、外筒の肉厚が6.5mmの金属ロールを用いた。第二の剛体ロール33としては、外筒の肉厚が6.5mmの金属ロールを用いた。第一の剛体ロール31の表面および第二の剛体ロール33の表面の中心線平均粗さRaはそれぞれ0.11μmおよび0.09μmであった。
Figure 2016031930
〔例6〕
1枚250×250×20mmの炭素鋼板をそれぞれ上型および下型にした圧縮金型を用い、厚さ0.55mmの枠型スペーサおよび上下離型として厚さ125μmのポリイミドフィルムを用い、図9に示す一対のプレス機(加熱加圧プレス機50および冷却加圧プレス機60)と表3に示す条件にてETFEを成形して厚さ500μmのETFEシートを得た。
加熱加圧プレス機50は、上加熱盤51と、下加熱盤53と、加圧シリンダ55とを備え、加圧シリンダ55によって下加熱盤53を上方に移動させ、加圧プレスができるようになっている。冷却加圧プレス機60は、上冷却盤61と、下冷却盤63と、加圧シリンダ65とを備え、加圧シリンダ65によって下冷却盤63を上方に移動させ、加圧プレスができるようになっている。
ETFEの成形は、加熱加圧プレス機50の下加熱盤53上に圧縮金型70を載せ、圧縮金型70内にETFEを収容し、予熱し、加圧プレス(熱プレス)し、次いで圧縮金型70を加熱加圧プレス機50から冷却加圧プレス機60に移動させて下冷却盤63上に載せ、加圧プレス(冷却プレス)することにより行った。
表3中、加熱盤温度は上加熱盤51および下加熱盤53の両方の温度を示す。冷却盤温度は上冷却盤61および下冷却盤63の両方の温度を示す。
Figure 2016031930
例1〜6で得られたETFEシートのR/d、R、厚さ、全光線透過率、音響透過損失、引張降伏応力、平坦度を表4に示す。厚さについては、μmでの値と、その値をnmでの値に換算した値(=d)を示した。また、全光線透過率、音響透過損失、引張降伏応力、平坦度それぞれが前出の式(2)、(3)、(4)を満たしていれば○(良好)、満たしていなければ×(不良)とし、結果を表4に示した。
Figure 2016031930
上記結果に示すとおり、例1〜3のETFEシートは、透明性、遮音性および機械的強度に優れていた。例1〜3のうち、製造時に使用した2つのロールの表面温度以外は同じ製造条件で製造した例1〜2の対比から、表面温度が低いほど全光線透過率が高くなることが示された。
一方、厚さが300μmである例4のETFEシートは、例1〜3に比べて遮音性および機械的強度が劣っていた。また、式(2)を満たしておらず、厚さあたりの透明性が不充分であった。
/dが3.0×10−3以上である例5のETFEシートは、平坦度が低かった。これは、バンクの厚さが800〜1,250μm(ロール間のギャップの約1.8〜2.8倍)の状態で製造したことで、内部ひずみが大きかったためと考えられる。
圧縮成形法で製造した例6のETFEシートは、同じ厚さの例1〜2のETFEシートに比べて、透明性が劣っていた。また、式(2)を満たしておらず、厚さあたりの透明性が不充分であった。これは、シート内のETFEの結晶化度が高いためと考えられる。
なお、2014年8月29日に出願された日本特許出願2014−175153号の明細書、特許請求の範囲、要約書および図面の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
1 ETFEの溶融物、10 製造装置、11 押出機、13 ダイ、15 剛体ロール、17 弾性ロール、19 剥離ロール、20 製造装置、21 プラスチックフィルム、30 製造装置、31 第一の剛体ロール、33 第二の剛体ロール、41 角材、42 サンプル、43 ブチルゴムシート、44 木ねじ、45 鋼材、50 加熱加圧プレス機、51 上加熱盤、53 下加熱盤、55 加圧シリンダ、60 冷却加圧プレス機、61 上冷却盤、63 下冷却盤、65 加圧シリンダ、70 圧縮金型、80 単軸押出機、81 スクリュー、83 バレル、85 ホッパー、87 本体部、91 ヒーター、93 ブロワー、101 ダイ、103 ETFEの溶融物、105 ロール

Claims (10)

  1. 押出成形されたエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートであって、
    /d(ただし、Rは面内の位相差[単位:nm]であり、dは厚さ[単位:nm]である。)が3.0×10−3以下であり、厚さが300μm超であることを特徴とするエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シート。
  2. 厚さが305〜3,000μmである、請求項1に記載のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シート。
  3. 全光線透過率が下式(2)を満たす、請求項1または2に記載のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シート。
    100≧全光線透過率(%)>(−0.022)×エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートの厚さ(μm)+96 ・・・式(2)
  4. 500ヘルツ音源の音響透過損失が下式(3)を満たす、請求項1〜3のいずれか一項に記載のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シート。
    音響透過損失(dB)>0.0085×エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートの厚さ(μm)+1.58 ・・・式(3)
  5. 23℃における引張降伏応力が下式(4)を満たす、請求項1〜4のいずれか一項に記載のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シート。
    引張降伏応力(N/cm)>0.015×エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートの厚さ(μm) ・・・式(4)
  6. 膜構造建築物用の膜材である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シート。
  7. エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を溶融させて溶融物を得て、次に該溶融物を、シート状に賦形するダイを通して連続的に押し出し、対になった2つのロールの間を通過させて冷却する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートの製造方法であって、
    前記2つのロールの一方が剛体ロールで、他方が弾性ロールであり、
    前記2つのロールが0.1〜1,000N/cmの線圧で押し付けられており、
    前記2つのロールの間を通過する直前の前記溶融物の温度が200〜330℃であり、
    前記2つのロールそれぞれの表面温度の平均が50〜180℃である
    ことを特徴とするエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートの製造方法。
  8. エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を溶融させて溶融物を得て、次に該溶融物を、シート状に賦形するダイを通して連続的に押し出し、対になった2つのロールの間を通過させて冷却する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートの製造方法であって、
    前記2つのロールがそれぞれ剛体ロールであり、
    前記2つのロールの間に、製造するエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートの厚さの0.7〜1.1倍のギャップが設けられており、
    前記2つのロールの間を通過する直前の前記溶融物の最大厚さが、前記ギャップの1〜1.4倍であり、
    前記2つのロールの間を通過する直前の前記溶融物の温度が200〜330℃であり、
    前記2つのロールそれぞれの表面温度の平均が50〜180℃である
    ことを特徴とするエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートの製造方法。
  9. エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を溶融させて溶融物を得て、次に該溶融物を、シート状に賦形するダイを通して連続的に押し出し、対になった2つのロールの間を通過させて冷却する、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートの製造方法であって、
    前記2つのロールの一方が剛体ロールで、他方が弾性ロールであり、
    前記2つのロールが0.1〜1,000N/cmの線圧で押し付けられており、
    前記2つのロールの間を通過する直前の前記溶融物の温度が200〜330℃であり、
    前記2つのロールそれぞれの表面温度の平均が50〜180℃である
    ことを特徴とするエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートの製造方法。
  10. エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体を溶融させて溶融物を得て、次に該溶融物を、シート状に賦形するダイを通して連続的に押し出し、対になった2つのロールの間を通過させて冷却する、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートの製造方法であって、
    前記2つのロールがそれぞれ剛体ロールであり、
    前記2つのロールの間に、製造するエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートの厚さの0.7〜1.1倍のギャップが設けられており、
    前記2つのロールの間を通過する直前の前記溶融物の最大厚さが、前記ギャップの1〜1.4倍であり、
    前記2つのロールの間を通過する直前の前記溶融物の温度が200〜330℃であり、
    前記2つのロールそれぞれの表面温度の平均が50〜180℃である
    ことを特徴とするエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体シートの製造方法。
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