JPWO2016051612A1 - 真空成形用シート用前駆体、真空成形用シートおよびその製造方法、ならびに成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

シートへの成形が容易であるとともに真空成形時の型への追従性が高く、かつ、無機物質粉末を高充填した真空成形用シート、真空成形用シートを製造するための真空成形用シート用前駆体、真空成形用シートの製造方法、および真空成形用シートを用いた成形品の製造方法を提供すること。熱可塑性樹脂、無機物質粉末および内部滑剤を含有し、前記熱可塑性樹脂と前記無機物質粉末とが、質量比で５５：４５〜３０：７０の範囲で含まれる、真空成形用シートである。前記真空成形用シートは、シート製造時のシートの搬送方向と直交する方向（ＴＤ方向）および搬送方向（ＭＤ方向）において、ＪＩＳ Ｋ７１２７−１９９９に準拠して測定された１２０℃における伸長率がいずれも２０％以上であることが好ましい。

Description

本発明は、真空成形用シート用前駆体、真空成形用シートおよびその製造方法、ならびに成形品の製造方法に関する。

真空成形は、シートまたは板状の熱可塑性樹脂に熱をかけることで軟化させ、それを凸または凹型に押さえつけて熱可塑性樹脂と型の間の空気を下から吸うことで真空に近い状態を作り出し、型に熱可塑性樹脂を密着させて、所望の形状を作り出す成形法である。金型制作コストが安い、試作品を短期間で作れ試作費用も安い、大型サイズ、薄肉成形が容易、様々な形状ができる、部分的なデザイン変更が容易、小ロット生産可能といった長所を有し、たとえば、部品トレー、搬送トレー、樹脂カバー、食品トレー、食品パック、形状の簡単なスポイラ−やオートバイのカウリング等の製造に用いられている。他方、真空成形は、成形法上の特性から、基本的には片面しか出来ない等、適用する製品に形状上の制約があるほか、複雑な形状を形成する場合にディテールが出にくい、均等な厚みを再現することが困難という問題を有していた。

上記真空成形による成形品には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）等の熱可塑性樹脂のシートが広く適用されているところ、近年、上記真空成形による成形品には、石油資源の枯渇や廃棄物の処理による環境問題への対応が求められている（特許文献１〜３）。

上記課題に対処するためには、真空成形用シートに使用する熱可塑性樹脂の割合を低減することが好ましい。真空成形用シートに無機物質粉末を混合することにより、熱可塑性樹脂の使用量を低減できるが、一般的に、無機物質粉末の含有量を高めると、熱可塑性樹脂と無機物質粉末の混練物の流動性は低下するため、無機物質粉末の含有量を高めた混練物を用いて、均一で、かつ良好な物性を有するシートに成形することは困難であった。

さらに、無機物質粉末が高充填された真空成形用シートを真空成形法で成形しようとすると、型への追従性が不足して、型のディテールを再現できないという問題を生じる。そのため、これまでは、真空成形用シートに無機物質粉末の含有量を高くすることができなかった。

特開２００１−０１８２８６号公報 特開２００４−１２２７７７号公報 特開２００７−２４６６２４号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、シートへの成形が容易であるとともに真空成形時の型への追従性が高く、かつ、無機物質粉末を高充填した真空成形用シート、真空成形用シートを製造するための真空成形用シート用前駆体、真空成形用シートの製造方法、および真空成形用シートを用いた成形品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、熱可塑性樹脂、無機物質粉末および内部滑剤を含む混練物が、無機物質粉末を高充填しても成形性に優れるため容易にシートを製造でき、さらに、該シートの真空成形時の型への追従性が高くなることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。

本発明の第１の態様は、熱可塑性樹脂、無機物質粉末および内部滑剤を含有し、上記熱可塑性樹脂と上記無機物質粉末とが、質量比で５５：４５〜３０：７０の範囲で含まれる、真空成形用シートである。

本発明の第２の態様は、熱可塑性樹脂、無機物質粉末および内部滑剤を含有し、上記熱可塑性樹脂と上記無機物質粉末とが、質量比で５５：４５〜３０：７０の範囲で含まれる混練物からなる、真空成形用シート用前駆体である。

本発明の第３の態様は、熱可塑性樹脂、無機物質粉末、および内部滑剤を含有し、上記熱可塑性樹脂と上記無機物質粉末とが質量比で５５：４５〜３０：７０の範囲で含まれる混練物をシート状に成形して成形シートとする成形工程を含む、真空成形用シートの製造方法である。

本発明の第４の態様は、本発明の第１の態様の真空成形用シートに、真空成形加工により形状を賦形する、成形品の製造方法である。

本発明によれば、シートへの成形が容易であるとともに真空成形時の型への追従性が高く、かつ、無機物質粉末を高充填した真空成形用シート、真空成形用シートを製造するための真空成形用シート用前駆体、真空成形用シートの製造方法、および真空成形用シートを用いた成形品の製造方法を提供することができる。

本発明の真空成形用シートの製造方法の一態様を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施態様に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

本発明の第１の態様の真空成形用シートは、熱可塑性樹脂、無機物質粉末および内部滑剤を含有し、前記熱可塑性樹脂と前記無機物質粉末とが、質量比で５５：４５〜３０：７０の範囲で含むことを特徴とする。

使用される熱可塑性樹脂としては、結晶性熱可塑性樹脂または非晶性熱可塑性樹脂のいずれを用いてもよい。たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等のビニル樹脂、および、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂からなる群から選択される一種類以上の熱可塑性樹脂を使用することができる。特に、結晶性熱可塑性樹脂が好ましく、なかでも、オレフィン樹脂を選択することが好ましい。

さらに、シートへの製造の容易さの点から、高密度ポリエチレン樹脂を用いることが好ましい。また、シートの剛度を向上させるために、上記ポリエチレン樹脂に、ポリスチレン等の硬質の樹脂を併用することも可能である。

本発明に使用される無機物質粉末は、従来プラスチック製品に充填剤として添加される無機物質粉末を、特に限定されることなく使用することができる。このような充填剤として、金属化合物、たとえば、金属酸化物、金属水酸化物、炭酸金属塩、層状化合物等を例示することができる。なかでも、炭酸カルシウム、酸化チタン、シリカ、クレー、タルク、カオリン、水酸化アルミニウム等を用いることが好ましい。また、これらのうち二種以上を選択し混合して使用しても構わない。シート中への分散性向上のために、これらの無機物質粉末の表面を、予め、常法に従い改質しておいてもよい。

本発明に使用される無機物質粉末の平均粒子径は、０．５μｍ以上であることが好ましく、２μｍ以上がさらに好ましい。また、無機物質粉末の平均粒子径は、２０μｍ以下が好ましく、１５μｍ以下がさらに好ましい。無機物質粉末の粒子が細かくなり過ぎると、熱可塑性樹脂と混練した際に粘度が著しく上昇し、シートの製造が困難になる傾向がある。上記無機物質粉末の平均粒子径が０．５μｍ以上であれば、シートの製造上の問題がなく好ましい。反対に無機物質粉末の粒子が大きくなると、シート表面が粗面化して成形品の外観が損なわれることがある。上記無機物質粉末の平均粒子径が２０μｍ以下であれば、成形品の外観の観点から好ましい。さらに、シート表面からの大きな無機物質粉末粒子の離脱を防いで、成形品の外観を損なうことがないように、その粒径分布範囲内に、粒子径５０μｍ以上の粗大粒子を含有しないことが好ましい。

なお、本発明における無機物質粉末の粒子径は、空気透過法で測定して求めた数値である。

本発明の真空成形用シートは、上記熱可塑性樹脂の上記無機物質粉末に対する比率が、質量比で、５５：４５、すなわち、５５／４５以下であることが好ましく、５０：５０、すなわち、５０／５０以下であることがさらに好ましい。また、上記質量比は、３０：７０、すなわち、３０／７０以上であることが好ましく、４０：６０、すなわち、４０／６０以上であることがさらに好ましい。無機物質添加比率が高いほど、環境負荷が小さくなるために好ましい。しかし、無機物質粉末の添加比率が高い範囲では、熱可塑性樹脂の無機物質粉末に対する質量比が小さくなるにつれて、真空成型用シートから得られる成形品の強度が低くなる傾向にある。たとえば、熱可塑性樹脂と無機物質粉末との質量比が３０／７０以上であれば、成形品の必要強度を維持できて好ましい。また、熱可塑性樹脂と無機物質粉末との質量比が小さくなるにつれて、無機物質粉末の比率が高まると内部滑剤の必要量が多くなるはずで、そのとおりに増量すれば、真空成形用シートの表面のべたつき等の問題を生じやすくなる傾向にある。そのため、熱可塑性樹脂と無機物質粉末との質量比が３０／７０以上であれば、内部滑剤の含有量を過大に高めなくとも、充分にシートの成形性や真空成形時の型追従性を確保できるため好ましい。

従来の内部滑剤が含有されないシートの場合は、無機物質粉末の含有量を、上記質量比で６０／４０を超えて高めることは困難であった。本発明者らは、無機物質粉末を内部滑剤とともに熱可塑性樹脂に充填することにより、シートへ無機物質粉末を高充填すること、同時に、真空成形時のシートの型への追従性を高めることができること、さらに、この追従性は高温度で測定した伸長率で判断できることを見出し、本発明を完成するに至った。なお、前記の高温度における伸長率は、ＪＩＳ Ｋ７１２７−１９９９に従って測定される伸長率で、温度については、本願では１２０℃とした。

本発明の内部滑剤は、フィルム内部に留まり、無機物質粉末の摩擦を低減できる化合物であれば、特に限定されることなく使用することができる。たとえば、ポリエチレンワックス、パラフィンワックス、流動パラフィン等の炭化水素系ワックス；ステアリルアルコール、セチルアルコール、ココナッツアルコール等の高級アルコール；ステアリン酸、ヒドロキシステアリン酸等の脂肪酸；ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸鉛等の金属石鹸；ラウリル酸アミド、ベヘン酸アミド、オレイン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド等の脂肪族アミド；ベヘン酸モノグリセリド、オレイン酸モノグリセリド、ステアリン酸モノグリセリド、ステアリン酸ブチル、ヒドロキシステアリン酸トリグリセリド等の脂肪族エステル等を挙げることができる。これらのうち、脂肪酸、金属石鹸、脂肪族アミド、およびアルコールの脂肪族エステルからなる群から選択される一種以上を含むことが、適切な厚みのシートを成形するうえで好ましい。

本発明の真空成形用シートは、上記内部滑剤を、熱可塑性樹脂と上記無機物質粉末の総量１００質量部に対し、０．５質量部以上で含有することが好ましく、２質量部以上で含有することがさらに好ましい。他方、真空成形用シートに含まれる上記内部滑剤は、５．０質量部以下であることが好ましく、４質量部以下であることがさらに好ましい。内部滑剤の含有量が低いほど、シートへの成形性が低下して、無機物質粉末の含有量を向上できない傾向にある。真空成形用シートに含まれる内部滑剤が、熱可塑性樹脂と無機物質粉末の総量１００質量部に対し０．５質量部以上になれば、無機物質粉末の含有量を向上でき、熱可塑性樹脂の使用量を減らすことができるため好ましい。他方、内部滑剤の含有量が高いほど、シート表面への内部滑剤の偏析が起りやすい傾向にある。内部滑剤が、熱可塑性樹脂と無機物質粉末の総量１００質量部に対し５．０質量部以下であれば、真空成形用シートの表面のべたつき等を防止できるため好ましい。

従来の真空成形用シートは無機物質粉末含有量を高くした場合、通常の製造条件では硬く脆くなって取扱い性が悪いうえ、真空成形法による加工が不可能か極めて困難であった。本発明の真空成形用シートは、無機物質粉末とともに内部滑剤を加えることにより、無機物質粉末が高充填されているのにもかかわらず、シートへ成形することができる。

また、真空成形用シートには、真空成型時の金型への追従性が求められる。たとえば、容器を成形するためには、真空成形用シートは、様々な深さの容器に対応できることが好ましい。絞り加工のうち、円筒容器の深さが円筒の直径より深くなるように、あるいは角筒容器の口辺の大きさに比べて深くなるように行う加工は、「深絞り加工」と呼ばれる。このような深絞り加工に対応するためには、変形の容易さが、真空成形用シートの選定の重要な要素となる。

発明者らは、無機物質粉末を高充填したシートについて、真空成形可能な深絞りの限度を検討した結果、１２０℃における伸長率が、シートの搬送方向（ＭＤ方向）で３３０％、搬送方向と直交する方向（ＴＤ方向）で１２０％の場合に、シート成形の深さの一般的な限度といわれる深さ７０〜８０ｍｍの深絞りに対応できることを見出した。

本発明者らは、真空成形が可能な深さは、１２０℃における伸長率の数値のほぼ１／２であることを見出した。たとえば、菓子の小さなトレーには、深さが１０ｍｍ以下のものまであるところから、本発明の真空成形用シートは、ＭＤ方向およびＴＤ方向いずれも、ＪＩＳ Ｋ７１２７−１９９９に準拠して１２０℃で測定された伸長率が２０％以上であれば十分であり、さらに７０％以上であることが好ましい。特に、真空成形用シートの１２０℃における伸長率が７０％以上あれば、シートの真空成形時の型への追従性がさらに良好となって、より複雑な形状を形成でき、さらに加工条件の裕度を高めることができる。

本発明の真空成形用シートには、上記した熱可塑性樹脂、無機物質粉末および内部滑剤の他に、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色用顔料、帯電防止剤、難燃剤等の中から選ばれる１種以上の補助剤を、目的に反しない範囲で添加することができる。

たとえば、酸化防止剤としては、リン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、ペンタエリスリトール系酸化防止剤が使用できる。リン系、より具体的には亜リン酸エステル、リン酸エステル等のリン系酸化防止安定剤が好ましく用いられる。亜リン酸エステルとしては、たとえば、トリフェニルホスファイト、トリスノニルフェニルホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト等の亜リン酸のトリエステル、ジエステル、モノエステル等が挙げられる。

リン酸エステルとしては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリス（ノニルフェニル）ホスフェート、２−エチルフェニルジフェニルホスフェート等が挙げられる。これらリン系酸化防止剤は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

フェノール系の酸化防止剤としては、α−トコフェロール、ブチルヒドロキシトルエン、シナピルアルコール、ビタミンＥ、ｎ−オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネイト、２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−（３'−ｔｅｒｔ−ブチル−５'−メチル−２'−ヒドロキシベンジル）−４−メチルフェニルアクリレート、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメチル）フェノール、３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジルホスホネイトジエチルエステル、およびテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシメチル］メタン等が例示され、これらは単独でまたは２種以上を組合せて使用することができる。

紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール化合物、トリアジン化合物、ベンゾフェノン化合物等を挙げることができ、着色用顔料としては、カーボンブラック、二酸チタン、各種の有機染料、メタリック顔料等を挙げることができる。

本発明の真空成形用シートの平均厚さに特に制限はなく、製造する成形品の形状や用途に応じて任意に選択することができる。しかし、加工し易さからいえば、シートの平均厚さが０．１５ｍｍ以上であることが好ましく、０．２０ｍｍ以上がより好ましく、また、シートの平均厚さは、４ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましい。真空成形用シートの平均厚さが薄いほど、真空成型用シートから得られる成形品の強度が不足する傾向にあり、厚いほど、シートへの成形性や型への追従性が不足する傾向にある。真空成形用シートの平均厚さが０．１５ｍｍより厚ければ、成形品の強度を担保することができ、４ｍｍより薄ければ、型への追従性が高まり真空成形加工に対する裕度が向上する。

なお、本発明における真空成形用シートの平均厚さを正確に求める場合には、シートの幅方向の中央をとおり幅方向対し垂直にのびる線分を、１１等分した際の内側の１０点における厚さを、定圧をかけられるダイヤルゲージ・マイクロメーターで測定し、得られた値を平均して求める。

本発明の真空成形用シートは、従来から汎用されているカレンダー法、押出法、インフレーション法等の手段を利用して製造することができる。たとえば、熱可塑性樹脂と無機物質粉末を直接二軸のスクリューを装備した押出成形機に投入して混練およびシート状への成形を連続して行うこともできるし、両者を二軸のスクリューを装備した押出成形機に投入して混練し一旦ペレット等の真空成形用シート用前駆体（中間体）を製造した後、この前駆体を別の成形機等に投入してシート状に成形することもできる。

本発明の第２の態様である真空成形用シート用前駆体は、熱可塑性樹脂、無機物質粉末および内部滑剤を含有し、前記熱可塑性樹脂と前記無機物質粉末とが、質量比で５５：４５〜３０：７０の範囲で含まれる混練物からなるものであり、その形態は特に限定されない。たとえば、ペレット、フレーク、ビーズ等の様々な形態が取り得る。

上記方法の中でも生産性や得られる真空成形用シートの機械的特性、フィルム厚さの制御のし易さ、種々の樹脂への適用性、環境への負荷等を考慮すると、溶融押出成形で製造する方法が好ましい。なかでも、Ｔダイ方式による押出成形で真空成形用シートを作成することが好ましい。

本発明において、カレンダー法、押出法、インフレーション法等の手段を利用して製造された未処理のシートを成形シートという。上記成形シートは、そのままの状態でも真空成形用シートとして利用可能であり、その場合、成形シートと真空成形用シートとに違いはない。上記成形シートに、予め、印刷、表面処理、機械的処理、他のシートとの張り合わせ等の各種の前処理を行い、最終製品の真空成形用シートとしてもよい。これらの前処理のうち、任意の処理を複数組み合わせて行っても構わない。

これらのうち、表面処理は、真空成形用シート表面に機能性を付与するものであり、目的に応じ、両面あるいは片面に行うとよい。表面処理としては、たとえば、親水化、疎水化やガスバリア性の付与等、その他、数多くの処理法が知られており、真空成形用シートに、これらの中から所望の機能を付与する方法を適宜選択することが可能である。

さらに、本発明者は、前記機械的処理として、上記成形シートに下記の曲げ処理する工程を加えることにより、意外にも、硬く脆い成形シートに十分な柔軟性を付与することができ、その結果、これに続く真空成形処理条件の裕度を向上することができることを見出した。

本発明では、上記成形シートの表面に、棒、板またははりのような長尺の固形の物体を、その長尺方向がシートの搬送方向（機械方向、ＭＤ方向）を横断するように押し当て、上記成形シートを曲げ処理する工程を設けることとした。その際に、物体の成形シートへの当接部分にて、上記成形シートが折り曲げられて屈曲した状態で、上記物体と上記成形シートとを相対的に移動させるようにして応力を加えることが好ましい。

本発明では、曲げ処理は、成形シートの表面または裏面に対し少なくとも一度行うとよい。前記曲げ処理は、成形シートの表面および裏面のいずれかのみ、あるいは、双方に対し行うことができる。ただし、曲げ処理を成形シートの片面だけに対してのみ行うことは、そりが発生する原因となることがあるため注意が必要である。そり防止の点からは、曲げ処理をシートの両面に対し行うことが好ましい。

曲げ処理をシートの表面および裏面の両方に行う場合は、曲げ処理を表面および裏面に対し連続して行うことも、表面あるいは裏面のいずれかに対し先に曲げ処理を行った後、改めて反対側の面に対して曲げ処理を行うこともできる。また、成形シートを一旦ロールに巻き取り原反ロールを作製した後、該原反ロールに対して曲げ処理を行うこともできるし、成形シートの製造と曲げ処理を連続的に行うこともできる。

本発明における固形物体は、種々の幅を有する成形シートへ当接させて一定の押圧力をもって成形シートに押し当てるため、長尺の部材を採用することが有効である。具体的には、棒、板、または、はりのような形状を有する部材とすることができる。板部材を使用する場合は、その端部を押圧するための部位として使用する。成形シートの幅方向の各位置にバラツキのない圧力を印加するためには、前記固形物体の長手方向の長さを、成形シートの幅方向（ＣＤ方向またはＴＤ方向）よりも十分長くし、成形シートの搬送方向を横断するように配置することが好ましい。その際、固形物体の長手方向と成形シートの搬送方向とは垂直または垂直近傍とすることが、成形シートの幅方向の各位置において、バラツキのない押圧力を印加するうえで好ましい。固形物体の長手方向と成形シートの搬送方向との角度は垂直であることが望ましいが、たとえば、垂直に対し、±２０度、好ましくは±１０度、さらに好ましくは±５度の範囲に設定することができる。

本発明における固形物体の材質は特に限定されるものではなく、目的に応じ周知の材質の中から選択することができる。たとえば、ＳＵＳ等の各種金属材料、ＦＲＰ等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。成形シートの幅方向に、バラツキのない、均一な応力を印加するため、固形物体の材質として、剛性の高い材質を選ぶことが好ましい。

本発明における固形物体を長手方向視した場合の断面形状は、円、楕円、三角形、方形、その他多角形等、特に限定されることなく採用することが可能である。三角形、方形またはその他多角形を使用することにより、一つの固形物体により、同時に２回以上の曲げ処理を行うこともできる。

さらに、上記固形物体と成形シートの当接部分の断面形状は、シートが破断しない程度に鋭角な角部を有するか、または、曲率半径が小さいＲ部を有することが望ましい。固形物体の成形シートへの当接部分の形状を上記のようになすことにより、成形シートに十分な垂直力（フィルムの厚さ方向に印加する力）を与える事ができ、その結果、成形シートに対する取扱い性や型追従性が向上する。

前記成形シートを引っ張りながら、前記固形物体との当接部分で折り曲げられるような状態にして、曲げ処理を行うと、フィラーが高充填された成形シートの強度および破断伸びを向上させることができる。これは、成形シートの内部に引張応力が働いている過程で、固形物体の当接により強い垂直力が働くと、成形シートの厚さ方向に垂直応力が作用し、その結果、シートの搬送方向に剪断応力が発生してシート内部構造を弛緩させると判断される。

本発明の曲げ処理において、上記固形物体を一つのみ使用しても構わないが、２つ以上の固形物体を同時に使用することも可能である。

続いて、図１を用いて、本発明に係る真空成形用シートの製造方法を、より具体的に説明するが、本発明はこれに限られるものではない。二軸のスクリューを装備した混練押出成形機（７）に、上記した材料を所定配合比で投入し、加熱、溶融して混練する。二軸混練押出機によると、投入した原料に対し強い剪断力を作用させ、各成分を均一に分散させることができる。混練押出成形機（７）に投入され溶融状態となった材料は、Ｔダイ（８）から、加圧ロール（９）と引き取りロール（１０）の間に供給されてシート化され、シート状に成形されて成形シート（１１）が形成される。加圧ロール（９）と引き取りロール（１０）の両ロールの速度および両ロール間のギャップを調整することにより、任意に成形シート（１１）の厚さを調整することが可能となる。

引き取りロール（１１）の先には、図示しないフレームに固定された長尺状の固形物体（１２）が複数設けられており、その間に成形シート（１１）が導入される。固形物体１２の先には、巻取りロール（１３）が設けられ、巻取りロール（１３）の回転により成形シート（１１）が矢印で示される方向に引き取られる。固形物体（１２）の前後に、ガイドローラー（１４）を設けてもよい。

長尺状の固形物体（１２）は、その長手方向が成形シート（１１）の搬送方向を横断するように配され、成形シート（１１）の運動方向が、固形物体（１２）の成形シート（１１）への押圧部分にて折り曲げられるような角度をもって変向される。図１においては、固形物体（１２）の断面形状は方形であり、成形シート（１１）の運動方向が、固形物体（１２）の角部２箇所において折り曲げられるように変向される。

図１において、成形シート（１１）に働く固形物体（１２）によって与えられる垂直力や剪断応力は、引き取りロール（１０）の回転よりも巻取りロール（１３）の回転を高めることにより生じる速度差に基づいて、成形シート（１１）に働く張力によって強化される。

引き取りロール（１０）および巻取りロール（１３）の回転速度およびその比は、成形シート（１１）に働く応力の大きさを考慮して決定することが好ましい。また、押出機のダイス出口から引き取った成形シートを直接曲げ処理にかける場合には、ダイス出口からの引き取り速度に合わせて巻取りロール速度を決定する必要がある。

引き取りロール（１０）および巻取りロール（１３）の回転速度の差の範囲については、曲げ処理に供する成形シートの履歴（押出成形直後、長期間保管等の条件）により最適な回転速度差を決める必要がある。

図１において、上記曲げ処理工程を経た成形シートを、一旦そのままロールに巻き取り、ロール原反とすることもできるし、成形シートをそのまま図示しない周知の延伸機に連続して導入し、延伸してからロール原反としてもよい。

以上、原成形シートを搬送方向に移動させることを中心に説明したが、成形シートを固定し、固形物体のほうを移動させてシート内に引張応力を与える態様とすることも可能である。

曲げ処理工程を経た成形シートを、その搬送方向もしくは幅方向のいずれか、または両方向に延伸することにより、最終製品である真空成形用シートの見かけ比重等の諸特性を所望の範囲に調整してもよい。

本発明の真空成形用シートは、真空成形によって、製品の目的に応じた形状に賦形される。真空成形の手順は、まず、本発明の真空成形用シートをヒーター等の加熱手段によって加熱して軟化させた後、成形型をシートに密着させ、次に成形型とシートの間の空気を真空ポンプで排気し、大気圧を利用してシートを成形型に押圧し、そのまま冷却固化して賦形し、最後に成形品を成形型から外すというものである。成形する前に、シートの変形が起る温度よりも低い温度に、シートを予備加熱しておいてもよい。

本発明の真空成形用シートにより製造できる成形品としては、たとえば、カップ、部品トレー、搬送トレー、樹脂カバー、食品トレー、食品パック、ポット、コンテナ、どんぶり、形状の簡単なスポイラ−やオートバイのカウリング等が挙げられるが、これらに限られるものではなく、広く様々な製品に応用できる。

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

［実施例１］
表１に記載したようなメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）の高密度ポリエステル樹脂と、平均粒子径（ｄ５０）が２．２μｍで、粒子径４５μｍ以上の粒子を含有しない炭酸カルシウム粉末とを、質量比が２０：８０となるように調節し、さらにマグネシウムステアレートを両原料に対し１、３、５質量％となるように配合した。上記混合物を、Ｔダイを備えた小型二軸混練押出成形機（テクノベル製）により設定温度２２０℃で混練し、直接成形してシート（平均厚さ２００μｍ）を作成した。

混練時の小型二軸混練押出成形機に流れる混練負荷電流、樹脂圧および樹脂の実温度をモニターした。混練の際の電流、樹脂圧および樹脂温度が高まるほど、押出成形が難しくなり、成形シートは厚さが不均一となり強度や伸長率も低下してシートとして十分な形態に仕上がらなくなる。従って、混練の際の前記特性を見れば成形の難易度が判別できる。実験の際の数値を表１にまとめた。

上記の表から明らかなように、マグネシウムステアレートの添加率を増量するほど、押出成形をし易くなり、成形シートの均一性が向上した。炭酸カルシウムの配合量が変わっても、この傾向は全く変わらない。

＜実施例２〜４＞
メルトマスフローレイトが０．８ｇ／１０分の高密度ポリエチレン樹脂と、実施例１で用いた炭酸カルシウム粉末とを表２に示す所定の質量比となるように調節するとともに、前記両原料総量１００質量部に対し、マグネシウムステアレートを３質量部となるように配合する。上記原料について、実施例１と同様にして、直接法成形を行った。ダイス出口から成形シートを引取ロール（９０℃）に引き取り後、直ちに巻取ロール（３０℃）に巻き取り、その際の引取ロールおとよび巻取ロールの回転速度をそれぞれ１．７５ｍ／ｍｉｎに設定した。得られた真空成形用シートの平均厚さは、２００μｍであった。

＜比較例１〜３＞
高密度ポリエチレン樹脂と炭酸カルシウム粉末とを、表２の配合比で混合するほかは、実施例２，３，４と同様にしてシートを成形し、平均厚さ２００μｍの真空成形用シートを得た。

［シートの強度および伸び評価］
上で得た真空成形用シートから、シート製造時の搬送方向（ＭＤ方向）、およびそれに直交する方向（ＴＤ方向）を長辺とする、幅１５ｍｍの短冊状の試験片を切り出し、１０００Ｎのロードセルを取り付けた引張試験機（（株）Ａ＆Ｄ製）を用い、１２０℃において、引張速度５００ｍｍ／分の条件で引張試験を行い、フィルム破断時における強度および伸張率を測定した。

＊：メルトマスフローレイト
本明細書において、メルトマスフローレイトの値は、ＪＩＳ Ｋ７２１０：１９９９「プラスチック−熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレート（ＭＦＲ）」（但し、試験温度１９０℃）により測定される値を意味する。

表２によれば、高密度ポリエチレン樹脂と炭酸カルシウム粉末とが、質量比で２０：８０である、比較例３のＴＤ方向の１２０℃における伸長率は８％であった。真空成形用シートの伸長率は、２０％以上必要であるのに、比較例３の真空成形用シートは、これを満足しないことが判明した。

他方、本発明の実施品である実施例２〜４は、いずれも伸長率が２０％以上あり、特に、実施例２はＭＤ、ＴＤ両方向ともに、１２０℃の伸長率が９６％もあり、深絞りの真空成形をした場合にも型への追従性等の成形性に問題のないことが予測される。比較例１、２については、シートとする際の成形性、真空成形する際の成形性のいずれも満足はするものの、熱可塑性樹脂の含有率が高いため、環境への負荷の面から、本願発明の課題を解決し得ないものである。

＜実施例５＞
高密度ポリエチレン樹脂（メルトマスフローレイト＝０．８ｇ／１０分）と平均粒子径（ｄ＝５０）が２．２μｍで、粒子径４５μｍ以上の粒子を含有しない炭酸カルシウム粉末を、質量比４５：５５となるように調節し、さらにマグネシウムステアレートを両原料に対し３質量％となるように配合して、Ｔダイを備え付けた同方向回転式二軸押出成形機を用いて混合し混練を行い、直接成形して厚みが４００μｍの真空成形用シートを作成した。

このシート（１２０℃での伸長率ＭＤ方向３３０％、ＴＤ方向１２０％）を成光産業製真空成形機（フォーミング４８０型）により雰囲気温度２００〜２３０℃で、深さ２４ｍｍの容器製造用の金型を用いて成形した。成形物は該金型を十分に再現しており、結果は良好であった。

＜実施例６＞
実施例４と同条件で作成した厚さ４００μｍの真空成形用シートを実施例４と同じ真空成形機により同一条件で、深さ７３ｍｍのテスト用金型を用いて成形した。成形物は該金型を十分に再現しており、結果は良好であった。

１１ 成形シート
１２ 固形物体

Claims (12)

1. 熱可塑性樹脂、無機物質粉末および内部滑剤を含有し、前記熱可塑性樹脂と前記無機物質粉末とが、質量比で５５：４５〜３０：７０の範囲で含まれる、真空成形用シート。
2. シート製造時のシートの搬送方向と直交する方向（ＴＤ方向）および搬送方向（ＭＤ方向）において、ＪＩＳ Ｋ７１２７−１９９９に準拠して測定された１２０℃における伸長率がいずれも２０％以上である、請求項１に記載の真空成形用シート。
3. 前記内部滑剤が、脂肪酸、金属石鹸、脂肪族アミド、およびアルコールの脂肪族エステルからなる群から選択される一種以上を含む、請求項１または２に記載の真空成形用シート。
4. 前記内部滑剤が、前記熱可塑性樹脂および前記無機物質粉末の総量１００質量部に対し、０．５〜５．０質量部含有される、請求項１〜３いずれか１項に記載の真空成形用シート。
5. 熱可塑性樹脂、無機物質粉末および内部滑剤を含有し、前記熱可塑性樹脂と前記無機物質粉末とが、質量比で５５：４５〜３０：７０の範囲で含まれる混練物からなる、真空成形用シート用前駆体。
6. 熱可塑性樹脂、無機物質粉末、および内部滑剤を含有し、前記熱可塑性樹脂と前記無機物質粉末とが質量比で５５：４５〜３０：７０の範囲で含まれる混練物をシート状に成形して成形シートとする成形工程を含む、真空成形用シートの製造方法。
7. 前記混練物が、請求項５に記載の真空成形用シート用前駆体を含む、請求項６に記載の真空成形用シートの製造方法。
8. 前記成形工程が、二軸押出成形機を用いて混練された前記混練物を押出成形する工程を含む、請求項６に記載の真空成形用シートの製造方法。
9. 前記成形シートを搬送方向に移動させる途中で、前記成形シートの表面に固体物体を押し付け、その当接部分において前記成形シートを折り曲げた状態にすることにより、前記成形シートの内部に作用する応力を発生させる曲げ処理工程を有する、請求項６〜８いずれか１項に記載の真空成形用シートの製造方法。
10. 前記混練物が、前記熱可塑性樹脂および前記無機物質粉末の総量１００質量部に対し、前記内部滑剤を０．５〜５．０質量部含有する、請求項６〜９いずれか１項に記載の真空成形用シートの製造方法。
11. 請求項１〜４いずれか１項に記載の真空成形用シートに、真空成形加工により形状を賦形する、成形品の製造方法。
12. 前記熱可塑性樹脂に対する前記無機物質粉末の含有量（質量比）が、５０／５０以上である請求項１１に記載の成形品の製造方法。

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