シート状成形体及びその製造方法
【課題】熱可塑性樹脂の結晶の配向性を高めることにより、機械的強度が高く、線膨張性が低い樹脂成形体を提供すること及び上記樹脂成形体の製造方法を提供する。
【解決手段】結晶性の熱可塑性樹脂１２を主成分とし、熱可塑性樹脂１２が層状の結晶構造を有しているシート状成形体１であって、シート状成形体１の面方向と直交する断面に向かってＸ線を照射したときの広角Ｘ線測定において、異方性を示す結晶１２ａ由来のピークを示すシート状成形体１及びシート状成形体１の製造方法。
【解決手段】結晶性の熱可塑性樹脂１２を主成分とし、熱可塑性樹脂１２が層状の結晶構造を有しているシート状成形体１であって、シート状成形体１の面方向と直交する断面に向かってＸ線を照射したときの広角Ｘ線測定において、異方性を示す結晶１２ａ由来のピークを示すシート状成形体１及びシート状成形体１の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂を主成分とするシート状成形体に関し、より詳細には、熱可塑性樹脂の結晶が一定の方向に配向している、シート状成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、弾性率等の機械的強度が高く、線膨張率が低い樹脂成形体が強く求められている。このような樹脂成形体を得るために、樹脂成形体の機械的強度を高める及び線膨張率を低める様々な方法が提案されている。上記方法としては、例えば、樹脂の結晶を一定の方向に配向させることにより、樹脂成形体の機械的強度を高める及び線膨張率を低める方法が知られている。
【０００３】
樹脂の結晶が一定の方向に配向している樹脂成形体としては、例えば、下記の特許文献１には、図３に示される構造を備えたフィルム状物１０１をＴＤ方向に延伸することによって得られる延伸フィルムが開示されている。フィルム状物１０１を構成する結晶性熱可塑性樹脂１０２では、結晶性熱可塑性樹脂１０２の結晶１０３のｃ軸（ラメラの厚さ方向）が、フィルム状物１０１のＭＤ方向に配向されている。フィルム状物１０１をＴＤ方向に延伸することによって、弾性率等の機械的強度が高く、線膨張率が低い延伸フィルムを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０７５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１には、結晶１０３がフィルム状物１０１のＭＤ方向に配向しているフィルム状物１０１の製造方法が開示されていない。また、特許文献１の延伸フィルムは、フィルム状物１０１をＴＤ方向に延伸することによって得られるため、結晶１０３のラメラ間がフィルム状物１０１のＴＤ方向に伸ばされやすかった。そのため、延伸フィルムの機械的強度が充分に高められない及び線膨張率が充分に低められないという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、熱可塑性樹脂の結晶の配向性を高めることにより、機械的強度が高く、線膨張性が低い樹脂成形体を提供すること及び上記樹脂成形体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のシート状成形体は、結晶性の熱可塑性樹脂を主成分とし、上記熱可塑性樹脂が層状の結晶構造を有しているシート状成形体であって、上記シート状成形体の面方向と直交する断面に向かってＸ線を照射したときの広角Ｘ線測定において、異方性を示す結晶由来のピークを示すシート状成形体である。
【０００８】
本発明のシート状成形体のある特定の局面では、上記熱可塑性樹脂の結晶の層と直交する方向が、上記シート状成形体の厚み方向である。その場合には、シート状成形体の機械的強度を効果的に高めること及び線膨張性を効果的に低めることができる。
【０００９】
本発明のシート状成形体の他の特定の局面では、上記シート状成形体は、複数の樹脂層が積層された構造を備えており、上記樹脂層のそれぞれについて、上記熱可塑性樹脂の結晶の層と直交する方向が、上記樹脂層の厚み方向である。その場合には、上記熱可塑性樹脂の結晶の配向性が高くなる。従って、シート状成形体の機械的強度をより高めること及び線膨張性をより低めることができる。好ましくは、上記複数の樹脂層の１層あたりの厚みが０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲である。その場合には、上記熱可塑性樹脂の結晶の配向性をさらに高めることができる。
【００１０】
本発明のシート状成形体の別の特定の局面では、上記シート状成形体が板状のフィラーを含み、上記板状のフィラーが上記熱可塑性樹脂中に分散されている、本発明に従って構成されたシート状成形体であって、各々の上記フィラーの長手方向と、全ての上記フィラーの長手方向の平均となる方向とのなす角度が±６°以下である。その場合には、上記板状のフィラーにより、シート状成形体が補強される。加えて、各々の上記フィラーの配向角度のばらつきが小さくなっているため、上記フィラーの配向性が高くなる。さらに、上記熱可塑性樹脂の結晶が上記板状のフィラーの面を起点として成長するため、上記熱可塑性樹脂の結晶の配向性がより高くなる。従って、シート状成形体の機械的強度をさらに高めること及び線膨張性をさらに低めることができる。
【００１１】
本発明のシート状成形体のさらに他の特定の局面では、上記フィラーのアスペクト比が1０〜５００の範囲である。その場合には、上記フィラーの表面に交差する方向に加わる外力に対する補強効果を効果的に高めることができる。
【００１２】
本発明のシート状成形体のさらに他の特定の局面では、上記フィラーが薄片化黒鉛である。その場合には、薄片化黒鉛はナノサイズを有し、かつ比表面積が大きい。そのため、シート状成形体の機械的強度をより高めること及び線膨張性をより低めることができる。
【００１３】
本発明のシート状成形体のまた他の特定の局面では、上記熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂である。その場合には、汎用されているポリオレフィン系樹脂を用いることにより、シート状成形体のコストを低減することができる。
【００１４】
本発明のシート状成形体の製造方法は、上記熱可塑性樹脂を主成分とする上記樹脂組成物を共押出し成形することにより、上記樹脂層の積層体を形成する工程と、上記積層体を分割し、分割された上記積層体をさらに積層する工程とを備える。上記製造方法によって、本発明の種々のシート状成形体を製造することができる。
【００１５】
本発明のシート状成形体の製造方法のある特定の局面では、上記樹脂層の積層体を形成する工程の前に、上記熱可塑性樹脂と板状のフィラーとを含み、上記フィラーが上記熱可塑性樹脂中に分散されている上記樹脂組成物を用意する工程がさらに備えられている。その場合には、上記板状のフィラーが上記熱可塑性樹脂中に分散されている種々のシート状成形体を製造することができる。従って、より機械的強度が高く、より線膨張率の低いシート状成形体を製造することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のシート状成形体では、シート状成形体の面方向と直交する断面に向かってＸ線を照射したときの広角Ｘ線測定において異方性を示す結晶由来のピークを示すため、シート状成形体における熱可塑性樹脂の結晶の配向性が高くなっている、そのため、シート状成形体のＭＤ方向及びＴＤ方向に対して、弾性率等の機械的強度を高めること及び線膨張率を低めることができる。
【００１７】
また、本発明のシート状成形体の製造方法では、共押出し成形により積層体を形成した後、上記積層体を分割し、分割された上記積層体をさらに積層することにより多層成形するため、上記熱可塑性樹脂の結晶の配向性を高めることができる。従って、機械的強度が高く、線膨張率の低いシート状成形体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態のシート状成形体の模式的斜投影図である。
【図２】本発明の他の実施形態のシート状成形体の模式的斜投影図である。
【図３】特許文献１のフィルム状物の参考図である。
【図４】実施例及び比較例における、広角Ｘ線測定によるＸ線回折パターンの検出方法である。
【図５】実施例１のシート状成形体の断面のＸ線回折パターン測定により検出フィルムに検出されたピークの写真である。
【図６】本発明の樹脂複合成形体の製造に際し、多層成形体を得るための各工程を説明するための模式図である。
【図７】本発明に係る樹脂複合成形体を形成するに際し複数の層を積層するのに用いられる分流アダプターを示す略図的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２０】
（シート状成形体１）
図１は、本発明のシート状成形体の模式的斜投影図である。図１に示すように、本実施形態のシート状成形体１では、複数の樹脂層１１が積層されている。なお、本発明のシート状成形体は、複数の樹脂層１１が積層された構造を備えずともよく、単一の樹脂層１１からなるシート状成形体であってもよい。もっとも、複数の樹脂層１１が積層されたシート状成形体１では、後述の理由により機械的強度が高められた及び線膨張率が低められた薄い樹脂層１１を複数積層することにより、厚みのあるシート状成形体１の機械的強度を効果的に高めること及び線膨張率を効果的に低めることができる。そのため、シート状成形体１は、複数の樹脂層１１が積層された構造を有することが好ましい。その場合には、樹脂層１１が２０層以上積層されていることが好ましく、３０層以上がより好ましい。
【００２１】
樹脂層１１には、熱可塑性樹脂１２を主成分とする。本発明において、「主成分とする」とは、樹脂層１１の全重量または重量の半分以上が、樹脂層１１に含まれる熱可塑性樹脂１２の重量からなるものをいう。熱可塑性樹脂１２としては、特に限定されず、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニルなどの様々な熱可塑性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂１２を用いたシート状成形体１では、加熱により様々な成形方法を用いて、様々な成形品を容易に得ることができる。好ましくは、熱可塑性樹脂１２は層状の結晶構造を有する熱可塑性樹脂であり、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレンとプロピレンとのランダム共重合体、エチレンとプロピレンのブロック共重合体、エチレンとα−オレフィンの共重合体などのポリオレフィン系樹脂である。さらに好ましくは、熱可塑性樹脂１２としては、ポリプロピレン系樹脂、すなわちプロピレンの単独重合体やプロピレンとエチレンとの共重合体などが用いられる。上記ポリプロピレン系樹脂は、様々な樹脂成形体において汎用されており、安価である。また、上記ポリプロピレン系樹脂は、比較的低い温度で容易に成形することができる。従って、ポリプロピレン系樹脂を用いることにより、シート状成形体１のコストを低減でき、かつシート状成形体１をより容易に製造することができる。
【００２２】
熱可塑性樹脂１２は、熱可塑性樹脂１２の層状の結晶１２ａを有している。樹脂層１１では、熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａの層と直交する方向が、樹脂層１１の厚み方向である。すなわち、樹脂層１１中の熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａの層面の面方向が、樹脂層１１の層面の面方向である。そのため、樹脂層１１では、層状の結晶１２ａの配向性が高められている。従って、樹脂層１１及びシート状成形体１の機械的強度が高められ、線膨張率が低められる。なお、本発明において「直交する」とは、２つの方向のなす角が９０±１５°以内であることを含むものとする。上記のように、樹脂層１１において熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａが一定の方向に配向しているため、樹脂層１１を含むシート状成形体１では、シート状成形体１の面方向と直交する断面に向かってＸ線を照射したときの広角Ｘ線測定において、異方性を示す結晶由来のピークを示す。なお、図１及び後述の図２、図３中のＴＤは横方向、ＭＤは縦方向、ＮＤは厚み方向とする。
【００２３】
本実施形態では、熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａの層と直交する方向が、樹脂層１１の厚み方向である。もっとも、本発明のシート状成形体１に含まれる熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａの方向は、上記方向に限定されない。すなわち、熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａが一定の方向に配向しており、シート状成形体１の面方向と直交する断面に向かってＸ線を照射したときの広角Ｘ線測定において、異方性を示す結晶由来のピークを示す限り、いかなる方向であってもよい。熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａが一定の方向に配向している限り、シート状成形体１の機械的強度が高められ、線膨張率が低められる。
【００２４】
本実施形態のように、シート状成形体１が複数の樹脂層１１からなる場合には、樹脂層１１の厚みは０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲とすることが好ましい。樹脂層１１の厚みを上記範囲とすることで、樹脂層１１中の熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａの層と直交する方向が、樹脂層１１の厚み方向となる。すなわち、樹脂層１１中の熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａの層面の面方向が、樹脂層１１の層面の面方向となる。従って、樹脂層１１及びシート状成形体１の引張弾性率等の機械的強度をさらに高めること及び線膨張率をさらに低めることができる。
【００２５】
なお、樹脂層１１の厚みから、シート状成形体１を所望の厚みとするために必要なシート状成形体の全層数を決定してもよい。
【００２６】
（シート状成形体２）
図２は、本発明の実施形態のシート状成形体１の変形例に係るシート状成形体２を示す模式的斜投影図である。図２に示すように、シート状成形体２では、熱可塑性樹脂１２は板状のフィラー１５を含んでいる。このように、本発明のシート状成形体では、樹脂層１１はフィラー１５を含んでいてもよい。
【００２７】
本変形例では、樹脂層１１において、板状のフィラー１５が熱可塑性樹脂１２中に分散されている。樹脂層１１では、熱可塑性樹脂１２中の全てのフィラー１５が一定の方向に配向しており、各々のフィラー１５の長手方向と、全てのフィラー１５の長手方向の平均となる方向とのなす角度が±６°以下となっている。すなわち、各々のフィラー１５の配向角度のばらつきが小さくなっている。それによって、フィラー１５全体の配向性が高くなる。そのため、樹脂層１１及び樹脂層１１が積層されているシート状成形体２の引張弾性率等の機械的強度がより高められ、線膨張率がより低められる。
【００２８】
また、板状のフィラー１５を含む熱可塑性樹脂中では、熱可塑性樹脂１２の層状の結晶１２ａが、板状のフィラー１５の上面及び下面を基点として、結晶１２ａの層面の面方向と、上記板状のフィラー１５の長手方向とのなす角度が±１５°以下となるように形成される。上述のように、板状のフィラー１５の配向角度のばらつきが小さいため、板状のフィラー１５の上面及び下面を基点として形成された結晶１２ａの樹脂層１１中における配向角度のばらつきも小さくなり、層状の結晶１２ａの配向性が高められる。従って、樹脂層１１及びシート状成形体２の機械的強度がさらに高められ、線膨張率がさらに低められる。
【００２９】
板状のフィラー１５としては、例えば、グラファイト、薄片化黒鉛及びカーボンナノチューブ等が挙げられる。好ましくは、板状のフィラー１５としては、複数のグラフェンシートの積層体、すなわち薄片化黒鉛が用いられる。本発明において、薄片化黒鉛とは、元の黒鉛を剥離処理して得られるものであり、元の黒鉛よりも薄いグラフェンシート積層体をいう。薄片化黒鉛におけるグラフェンシート積層数は、元の黒鉛より少なければよいが、通常数層〜２００層程度である。上記薄片化黒鉛には薄いグラフェンシートが積層されており、上記薄片化黒鉛はアスペクト比が比較的大きい形状を有する。従って、本発明のシート状成形体において、樹脂層１１に含まれる熱可塑性樹脂中に上記薄片化黒鉛からなるフィラー１５が均一に分散された場合には、上記薄片化黒鉛の積層面に交差する方向に加わる外力に対する補強効果を効果的に高めることができる。
【００３０】
板状のフィラー１５のアスペクト比の好ましい下限は１０であり、好ましい上限は５００である。なお、アスペクト比とは、フィラー１５の面方向における最大寸法のフィラー１５の厚みに対する比をいい、フィラー１５が薄片化黒鉛である場合には、上記薄片化黒鉛のグラフェンシート積層面方向における最大寸法の上記薄片化黒鉛の厚みに対する比をいうものとする。フィラー１５のアスペクト比が低すぎると、上記表面に交差する方向に加わった外力に対する補強効果が充分でないことがある。一方で、フィラー１５のアスペクト比が高すぎても、効果が飽和してそれ以上の補強効果を望めないことがある。フィラー１５が薄片化黒鉛の場合、好ましくは、上記薄片化黒鉛のアスペクト比の下限は１０であり、上限は５００である。
【００３１】
樹脂層１１に含まれる熱可塑性樹脂中に含まれるフィラー１５の量は、熱可塑性樹脂１２の量１００重量部に対し、１〜５０重量部の範囲とすることが好ましい。熱可塑性樹脂１２中に含まれるフィラー１５の量を上記範囲とすることで、引張弾性率等の機械的強度が効果的に高められ、線膨張率が効果的に低められたシート状成形体２を得ることができる。熱可塑性樹脂１２中に含まれるフィラー１５の量が１重量部未満では、シート状成形体２の機械的強度を充分に高められないこと及び線膨張率を充分に低められないことがある。熱可塑性樹脂１２中に含まれるフィラー１５の量が５０重量部を超えると、シート状成形体２の剛性が高くなり、シート状成形体２が脆くなることがある。
【００３２】
本変形例のように、樹脂層１１が板状のフィラー１５を含む場合には、樹脂層１１はフィラー１５の厚みの１〜３倍まで薄くされていることが好ましい。それによって、樹脂層１１中において樹脂層１１の上層面及び下層面に挟まれたフィラー１５は、樹脂層１１の層面と平行な方向へと配向する。そのため、樹脂層１１及びシート状成形体２の引張弾性率等の機械的強度をさらに高めること及び線膨張率をさらに低めることができる。より好ましくは、複数の樹脂層１１の厚みは、フィラー１５の厚みの１〜２倍であってもよい。
【００３３】
（他の層）
本発明のシート状成形体１または２では、上記シート状成形体１または２の面方向と直交する断面に向かってＸ線を照射したときの広角Ｘ線測定において異方性を示す結晶由来のピークを示す限り、樹脂層１１以外の他の層が積層されていてもよい。その場合においても、本発明のシート状成形体１または２では、熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａの配向性が高められているため、上記シート状成形体１または２の機械的強度を高めること及び線膨張率を低めることができる。シート状成形体１または２が上記他の層を含む場合においては、上記シート状成形体１または２における樹脂層１１と上記他の層との積層状態は特に限定されない。
【００３４】
上記他の層は、樹脂層１１の熱可塑性樹脂１２において挙げた物と同様の熱可塑性樹脂を主成分とすることができる。また、熱可塑性樹脂１２と上記他の層に含まれる熱可塑性樹脂は同じ樹脂であってもよく、異なる樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂１２と上記他の層に含まれる熱可塑性樹脂が同じ樹脂である場合には、樹脂層１１と上記他の層との密着性を高めることができる。また、熱可塑性樹脂１２と上記他の層に含まれる熱可塑性樹脂が異なる樹脂である場合には、例えば、熱可塑性樹脂１２を含む樹脂層１１と、熱可塑性樹脂１２と異なる熱可塑性樹脂を含む上記他の層との機能を分けることにより、シート状成型体１に機械的強度及び線膨張率以外の機能性を付与することができる。例えば、上記他の層に含まれる熱可塑性樹脂としてガスバリア性の高いポリエチレンオキシドを用いることによって、ガスバリア性の高いシート状成型体１または２を得ることができる。また、上記他の層に含まれる熱可塑性樹脂として耐衝撃性の高いＡＢＳを用いることによって、耐衝撃性の高いシート状成型体１または２を得ることができる。また、上記他の層は、薄片化黒鉛等のフィラーを含んでいてもよい。
【００３５】
上記他の層の厚みは、樹脂層１１の厚みと同程度とすることができる。なお、樹脂層１１及び上記他の層の厚みから、シート状成形体１または２を所望の厚みとするために必要なシート状成形体の全層数を決定してもよい。
【００３６】
（シート状成形体の製造方法）
次に、本発明のシート状成形体１の製造方法の一実施形態について説明する。
【００３７】
まず、熱可塑性樹脂１２を主成分とする樹脂組成物を共押出し成形することにより、樹脂組成物からなる樹脂層１１が積層された２層以上の積層体を得る。本発明において「主成分とする」とは、上述の通りである。上記積層体を得る方法は特に限定されず、例えば、ウェットラミネーション法、ドライラミネーション法、溶融熱プレスラミネーション法、押出コーティング法、多層溶融押出法、ホットメルトラミネーション法及びヒートラミネーション法などが挙げられる。
【００３８】
好ましくは、上記製造方法としては、本発明のシート状成形体１の製造が容易である多層溶融押出法を用いることができる。上記多層溶融押出法としては、例えば、マルチマニホールド法及びフィードブロック法などが挙げられる。
【００３９】
上記フィードブロック法による上記積層体の製造方法としては、例えば、以下に述べる方法が挙げられる。第１の押出機及び第２の押出機の双方に上記樹脂組成物を導入し、上記第１の押出機及び上記第２の押出機から上記樹脂組成物を同時に押出す。上記第１の押出機及び上記第２の押出機から押出された上記樹脂組成物は、フィードブロックに送られる。上記フィードブロックでは、上記第１の押出機及び上記第２の押出機から押出された上記樹脂組成物が合流する。それによって、上記樹脂組成物を含む樹脂層１１が積層された積層体を得ることができる。
【００４０】
次に、上記積層体を多層形成ブロックへと移送し、上記多層形成ブロックにおいて多層化して、層数が１０層以上の樹脂多層成形体を得ることができる。
【００４１】
上記１０層以上の積層体からなる樹脂多層成形体を得る方法の一例を、図６を参照して説明する。図６に示すように、第１の層２２と第２の層２３とを積層してなる積層体２１を押出機から押出す。該押出し方向において、Ｉ工程において積層体２１を複数に分割する。すなわち、積層体２１の押出し方向に平行な方向であり、かつ積層面に垂直な複数の面に沿って積層体２１を分割する。このようにして、分割された積層体２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを得る。
【００４２】
次に、ＩＩ工程において、分流アダプターなどを用いて分割により得られた積層体２１Ａ〜２１Ｄを積層方向に並ぶように移動させる。ここでは、上から順に積層体２１Ｂ，積層体２１Ｄ，積層体２１Ａ，積層体２１Ｃの順に配置される。
【００４３】
しかる後、ＩＩＩ工程において、積層体２１Ｂ，積層体２１Ｄ，積層体２１Ａ及び積層体２１Ｃを積層面に平行な方向に拡張する。次に、ＩＶ工程において、拡張された積層体２１Ａ〜２１Ｄを重ね合わせた後、積層面に垂直な方向に圧縮する。このようにして、８層の積層体２４を得ることができる。このＩ〜ＩＶ工程を繰り返すことにより、層数が１０層以上の多層の成形体を得ることができる。
【００４４】
上記分流アダプターの一例を図７に示す。図７に示す分流アダプターでは、積層体２６Ａ〜２６Ｄが、前述した図６に示した工程Ｉ〜ＩＶに従って積層される。この分流アダプターを複数段用いて、多層成形体を得ることができる。
【００４５】
なお、上記多層成形は、上記のような本実施形態の方法に限定されず、適宜の多層化方法及び装置により行うことができる。例えば、上記積層体を繰り返し折り返すことにより多層化して、層数が１０層以上の樹脂多層成形体を得てもよい。
【００４６】
上記多層成形においては、樹脂層１１の厚みを０．０１μｍ〜１．０μｍまで薄く形成することが好ましい。それによって、樹脂層１１中の熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａの層面の面方向が、樹脂層１１の層面の面方向へと配向する。従って、得られるシート状成形体１の引張弾性率等の機械的強度をさらに高めること及び線膨張率をさらに高めることができる。また、上記のように薄く形成された樹脂層１１を数多く積層することによって、機械的強度が高く、線膨張率が低く、厚みのあるシート状成形体１を得ることができる。
【００４７】
本発明の上記変形例におけるシート状成形体２は、樹脂組成物として、熱可塑性樹脂１２と板状のフィラー１５とを含み、板状のフィラー１５が熱可塑性樹脂１２中に分散されている樹脂組成物を用いることにより製造することができる。具体的には、板状のフィラー１５を熱可塑性樹脂１２中に均一に分散することにより、フィラー１５が熱可塑性樹脂１２中に均一に分散された樹脂組成物を得ることができる。上記分散方法は、例えば、熱可塑性樹脂１２とフィラー１５とを、プラストミル等の二軸スクリュー混練機や二軸押出機等を用いて、加熱下において混練することにより、フィラー１５が熱可塑性樹脂１２中に均一に分散された上記樹脂組成物を得ることができる。
【００４８】
なお、薄片化黒鉛からなるフィラー１５が熱可塑性樹脂１２中に均一に分散された樹脂組成物を得る場合には、膨張化黒鉛を熱可塑性樹脂１２と共に加熱下において混練する方法によっても、上記樹脂組成物を得ることができる。膨張化黒鉛では、層状黒鉛の層間距離が広げられるが、熱可塑性樹脂と加熱下において溶融混練することにより膨張化黒鉛が複数の薄片化黒鉛に分離し、上記薄片化黒鉛が溶融混練物中に均一に分散される。上記膨張化黒鉛は、層状黒鉛の層間に硝酸イオンなどの電解質イオンを挿入する電気化学法により、層状黒鉛の層間距離を広げることにより得ることができる。
【００４９】
本発明のシート状成形体の上記製造方法において、２種の異なる樹脂組成物を用いることにより、上記樹脂層１１以外の他の層が積層されたシート状成形体を製造することができる。具体的には、上記第１の押出機に第１の樹脂組成物を、上記第２の押出機に第２の樹脂組成物を導入し、上記フィードブロックにおいて合流させることにより、第１の樹脂組成物を含む樹脂層１１と、第２の樹脂組成物を含む上記他の層とが積層された積層体を得ることができる。その後、上記積層体を多層成形することによって、上記樹脂層１１と上記樹脂層１１以外の他の層とが積層されたシート状成形体を得ることができる。また、上記第１または第２の樹脂組成物の片方または両方に、上述した板状のフィラーが熱可塑性樹脂中に分散された樹脂組成物を用いることもできる。
【００５０】
以下、本発明の具体的な実施例を挙げることにより、本発明を明らかにする。なお、本発明は下記実施例に限定されない。
【００５１】
（実施例１）
ポリプロピレン（日本ポリプロ社製、商品名：ノバテックＥＡ９）を、２台の押出機にそれぞれ０．５ｋｇ／時間ずつ導入した。上記押出機のスクリュー回転数を共に２００ｒｐｍとして、上記押出機により２００℃で上記ポリプロピレンを押出して、２つの樹脂層を形成した。押し出された２つの樹脂層を、フィードブロック内において積層して、積層体を形成した。次に、多層形成ブロックにおいて、上記積層体を分割し、分割された上記積層体をさらに積層することにより多層成形して、１層あたりの厚み０．０５μｍ、総厚み３００μｍのシート状成形体を得た。
【００５２】
（実施例２）
１層あたりの厚み０．１μｍ、総厚み３００μｍとなるように上記多層形成ブロックを調整した以外は実施例１と同様にして、シート状成形体を得た。
【００５３】
（実施例３）
１層あたりの厚み１．０μｍ、総厚み３００μｍとなるように上記多層形成ブロックを調整した以外は実施例１と同様にして、シート状成形体を得た。
【００５４】
（比較例１）
ポリプロピレン（日本ポリプロ社製、商品名：ノバテックＥＡ９）を、１台の押出機に１．０ｋｇ／時間ずつ導入した。上記押出機のスクリュー回転数を共に２００ｒｐｍとして、上記押出機により２００℃で上記ポリプロピレンを総厚み１００μｍとなるように単層押出成形して、シート状成形体を得た。
【００５５】
（比較例２）
総厚み３００μｍとなるよう単層押出成形した以外は比較例１と同様にして、シート状成形体を得た。
【００５６】
（比較例３）
ポリプロピレン（日本ポリプロ社製、商品名：ノバテックＥＡ９）を、２００℃に温度調節された熱プレス装置によりプレス成形して、総厚み５００μｍのシート状成形体を得た。
【００５７】
〔実施例及び比較例の評価〕
実施例１〜３及び比較例１〜３により得られたシート状成形体について、引張弾性率、線膨張変化率及び広角Ｘ線測定によるＸ線回折パターンを、以下の要領により評価した。
【００５８】
（１）引張弾性率
ＪＩＳ Ｋ７１１３に従って、実施例１〜３及び比較例１〜３により得られたシート状成形体の引張弾性率を測定した。結果を表１に示す。
【００５９】
（２）線膨張変化率
ＪＩＳ Ｋ７１９７に従って、実施例１〜３及び比較例１〜３により得られたシート状成形体の線膨張係数を測定した。比較例１のシート状成形体の線膨張係数を１．０として、各シート状成形体の線膨張変化率を算出した。結果を表１に示す。
【００６０】
（３）広角Ｘ線測定によるＸ線回折パターン
実施例１〜３及び比較例１〜３により得られたシート状成形体を、上記成形体の厚み方向に切断し、面方向と直交する断面が露出している切断された成形体１Ａを得た。次に、図４に示されるように、切断された成形体１Ａの上記断面に向かって、Ｘ線照射源３１よりビーム径が０．３ｍｍとなるようにＸ線を照射した。これにより検出フィルム３２に現れたＸ線回折パターンを検出した。検出フィルム３２上の異方性ピーク検出の有無を表１に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
また、実施例１のシート状成形体の断面のＸ線回折パターン測定により検出フィルムに検出されたピークの写真を図５に示す。図５から明らかなように、実施例１のシート状成形体からは、実施例１のα（０４０）の位置に異方性ピークが検出されている。
【００６３】
表１から明らかなように、実施例１〜３の多層成形されたシート状成形体からは、広角Ｘ線測定において異方性ピークが検出された。これは、シートの厚み方向に異方性を示す結晶由来のピークと考えられる。従って、実施例１〜３のシート状成形体では、ポリプロピレンの結晶がシート状成形体の厚み方向に異方性を示していると考えられる。
【００６４】
これに対して、比較例１〜３の単層押出成形または溶融プレスにより得られたシート状成形体からは、異方性を示すピークは確認されなかった。従って、比較例１〜３のシート状成形体では、ポリプロピレンの結晶が異方性を示していないと考えられる。
【００６５】
また、実施例１〜３のシート状成形体は、比較例１〜３のシート状成形体と比較して、引張弾性率が高められ、線膨張変化率が低められている。これは、実施例１〜３のシート状成形体では、上記のようにポリプロピレンの結晶がシート状成形体の厚み方向に異方性を示していることに由来すると考えられる。
【符号の説明】
【００６６】
１，２…シート状成形体
１Ａ…切断された成形体
１１…樹脂層
１２…熱可塑性樹脂
１２ａ…結晶
１５…フィラー
２１…積層体
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ…積層体
２２…第１の層
２３…第２の層
２４…積層体
２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄ…積層体
３１…Ｘ線照射源
３２…検出フィルム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂を主成分とするシート状成形体に関し、より詳細には、熱可塑性樹脂の結晶が一定の方向に配向している、シート状成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、弾性率等の機械的強度が高く、線膨張率が低い樹脂成形体が強く求められている。このような樹脂成形体を得るために、樹脂成形体の機械的強度を高める及び線膨張率を低める様々な方法が提案されている。上記方法としては、例えば、樹脂の結晶を一定の方向に配向させることにより、樹脂成形体の機械的強度を高める及び線膨張率を低める方法が知られている。
【０００３】
樹脂の結晶が一定の方向に配向している樹脂成形体としては、例えば、下記の特許文献１には、図３に示される構造を備えたフィルム状物１０１をＴＤ方向に延伸することによって得られる延伸フィルムが開示されている。フィルム状物１０１を構成する結晶性熱可塑性樹脂１０２では、結晶性熱可塑性樹脂１０２の結晶１０３のｃ軸（ラメラの厚さ方向）が、フィルム状物１０１のＭＤ方向に配向されている。フィルム状物１０１をＴＤ方向に延伸することによって、弾性率等の機械的強度が高く、線膨張率が低い延伸フィルムを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０７５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１には、結晶１０３がフィルム状物１０１のＭＤ方向に配向しているフィルム状物１０１の製造方法が開示されていない。また、特許文献１の延伸フィルムは、フィルム状物１０１をＴＤ方向に延伸することによって得られるため、結晶１０３のラメラ間がフィルム状物１０１のＴＤ方向に伸ばされやすかった。そのため、延伸フィルムの機械的強度が充分に高められない及び線膨張率が充分に低められないという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、熱可塑性樹脂の結晶の配向性を高めることにより、機械的強度が高く、線膨張性が低い樹脂成形体を提供すること及び上記樹脂成形体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のシート状成形体は、結晶性の熱可塑性樹脂を主成分とし、上記熱可塑性樹脂が層状の結晶構造を有しているシート状成形体であって、上記シート状成形体の面方向と直交する断面に向かってＸ線を照射したときの広角Ｘ線測定において、異方性を示す結晶由来のピークを示すシート状成形体である。
【０００８】
本発明のシート状成形体のある特定の局面では、上記熱可塑性樹脂の結晶の層と直交する方向が、上記シート状成形体の厚み方向である。その場合には、シート状成形体の機械的強度を効果的に高めること及び線膨張性を効果的に低めることができる。
【０００９】
本発明のシート状成形体の他の特定の局面では、上記シート状成形体は、複数の樹脂層が積層された構造を備えており、上記樹脂層のそれぞれについて、上記熱可塑性樹脂の結晶の層と直交する方向が、上記樹脂層の厚み方向である。その場合には、上記熱可塑性樹脂の結晶の配向性が高くなる。従って、シート状成形体の機械的強度をより高めること及び線膨張性をより低めることができる。好ましくは、上記複数の樹脂層の１層あたりの厚みが０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲である。その場合には、上記熱可塑性樹脂の結晶の配向性をさらに高めることができる。
【００１０】
本発明のシート状成形体の別の特定の局面では、上記シート状成形体が板状のフィラーを含み、上記板状のフィラーが上記熱可塑性樹脂中に分散されている、本発明に従って構成されたシート状成形体であって、各々の上記フィラーの長手方向と、全ての上記フィラーの長手方向の平均となる方向とのなす角度が±６°以下である。その場合には、上記板状のフィラーにより、シート状成形体が補強される。加えて、各々の上記フィラーの配向角度のばらつきが小さくなっているため、上記フィラーの配向性が高くなる。さらに、上記熱可塑性樹脂の結晶が上記板状のフィラーの面を起点として成長するため、上記熱可塑性樹脂の結晶の配向性がより高くなる。従って、シート状成形体の機械的強度をさらに高めること及び線膨張性をさらに低めることができる。
【００１１】
本発明のシート状成形体のさらに他の特定の局面では、上記フィラーのアスペクト比が1０〜５００の範囲である。その場合には、上記フィラーの表面に交差する方向に加わる外力に対する補強効果を効果的に高めることができる。
【００１２】
本発明のシート状成形体のさらに他の特定の局面では、上記フィラーが薄片化黒鉛である。その場合には、薄片化黒鉛はナノサイズを有し、かつ比表面積が大きい。そのため、シート状成形体の機械的強度をより高めること及び線膨張性をより低めることができる。
【００１３】
本発明のシート状成形体のまた他の特定の局面では、上記熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂である。その場合には、汎用されているポリオレフィン系樹脂を用いることにより、シート状成形体のコストを低減することができる。
【００１４】
本発明のシート状成形体の製造方法は、上記熱可塑性樹脂を主成分とする上記樹脂組成物を共押出し成形することにより、上記樹脂層の積層体を形成する工程と、上記積層体を分割し、分割された上記積層体をさらに積層する工程とを備える。上記製造方法によって、本発明の種々のシート状成形体を製造することができる。
【００１５】
本発明のシート状成形体の製造方法のある特定の局面では、上記樹脂層の積層体を形成する工程の前に、上記熱可塑性樹脂と板状のフィラーとを含み、上記フィラーが上記熱可塑性樹脂中に分散されている上記樹脂組成物を用意する工程がさらに備えられている。その場合には、上記板状のフィラーが上記熱可塑性樹脂中に分散されている種々のシート状成形体を製造することができる。従って、より機械的強度が高く、より線膨張率の低いシート状成形体を製造することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のシート状成形体では、シート状成形体の面方向と直交する断面に向かってＸ線を照射したときの広角Ｘ線測定において異方性を示す結晶由来のピークを示すため、シート状成形体における熱可塑性樹脂の結晶の配向性が高くなっている、そのため、シート状成形体のＭＤ方向及びＴＤ方向に対して、弾性率等の機械的強度を高めること及び線膨張率を低めることができる。
【００１７】
また、本発明のシート状成形体の製造方法では、共押出し成形により積層体を形成した後、上記積層体を分割し、分割された上記積層体をさらに積層することにより多層成形するため、上記熱可塑性樹脂の結晶の配向性を高めることができる。従って、機械的強度が高く、線膨張率の低いシート状成形体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態のシート状成形体の模式的斜投影図である。
【図２】本発明の他の実施形態のシート状成形体の模式的斜投影図である。
【図３】特許文献１のフィルム状物の参考図である。
【図４】実施例及び比較例における、広角Ｘ線測定によるＸ線回折パターンの検出方法である。
【図５】実施例１のシート状成形体の断面のＸ線回折パターン測定により検出フィルムに検出されたピークの写真である。
【図６】本発明の樹脂複合成形体の製造に際し、多層成形体を得るための各工程を説明するための模式図である。
【図７】本発明に係る樹脂複合成形体を形成するに際し複数の層を積層するのに用いられる分流アダプターを示す略図的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２０】
（シート状成形体１）
図１は、本発明のシート状成形体の模式的斜投影図である。図１に示すように、本実施形態のシート状成形体１では、複数の樹脂層１１が積層されている。なお、本発明のシート状成形体は、複数の樹脂層１１が積層された構造を備えずともよく、単一の樹脂層１１からなるシート状成形体であってもよい。もっとも、複数の樹脂層１１が積層されたシート状成形体１では、後述の理由により機械的強度が高められた及び線膨張率が低められた薄い樹脂層１１を複数積層することにより、厚みのあるシート状成形体１の機械的強度を効果的に高めること及び線膨張率を効果的に低めることができる。そのため、シート状成形体１は、複数の樹脂層１１が積層された構造を有することが好ましい。その場合には、樹脂層１１が２０層以上積層されていることが好ましく、３０層以上がより好ましい。
【００２１】
樹脂層１１には、熱可塑性樹脂１２を主成分とする。本発明において、「主成分とする」とは、樹脂層１１の全重量または重量の半分以上が、樹脂層１１に含まれる熱可塑性樹脂１２の重量からなるものをいう。熱可塑性樹脂１２としては、特に限定されず、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニルなどの様々な熱可塑性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂１２を用いたシート状成形体１では、加熱により様々な成形方法を用いて、様々な成形品を容易に得ることができる。好ましくは、熱可塑性樹脂１２は層状の結晶構造を有する熱可塑性樹脂であり、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレンとプロピレンとのランダム共重合体、エチレンとプロピレンのブロック共重合体、エチレンとα−オレフィンの共重合体などのポリオレフィン系樹脂である。さらに好ましくは、熱可塑性樹脂１２としては、ポリプロピレン系樹脂、すなわちプロピレンの単独重合体やプロピレンとエチレンとの共重合体などが用いられる。上記ポリプロピレン系樹脂は、様々な樹脂成形体において汎用されており、安価である。また、上記ポリプロピレン系樹脂は、比較的低い温度で容易に成形することができる。従って、ポリプロピレン系樹脂を用いることにより、シート状成形体１のコストを低減でき、かつシート状成形体１をより容易に製造することができる。
【００２２】
熱可塑性樹脂１２は、熱可塑性樹脂１２の層状の結晶１２ａを有している。樹脂層１１では、熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａの層と直交する方向が、樹脂層１１の厚み方向である。すなわち、樹脂層１１中の熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａの層面の面方向が、樹脂層１１の層面の面方向である。そのため、樹脂層１１では、層状の結晶１２ａの配向性が高められている。従って、樹脂層１１及びシート状成形体１の機械的強度が高められ、線膨張率が低められる。なお、本発明において「直交する」とは、２つの方向のなす角が９０±１５°以内であることを含むものとする。上記のように、樹脂層１１において熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａが一定の方向に配向しているため、樹脂層１１を含むシート状成形体１では、シート状成形体１の面方向と直交する断面に向かってＸ線を照射したときの広角Ｘ線測定において、異方性を示す結晶由来のピークを示す。なお、図１及び後述の図２、図３中のＴＤは横方向、ＭＤは縦方向、ＮＤは厚み方向とする。
【００２３】
本実施形態では、熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａの層と直交する方向が、樹脂層１１の厚み方向である。もっとも、本発明のシート状成形体１に含まれる熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａの方向は、上記方向に限定されない。すなわち、熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａが一定の方向に配向しており、シート状成形体１の面方向と直交する断面に向かってＸ線を照射したときの広角Ｘ線測定において、異方性を示す結晶由来のピークを示す限り、いかなる方向であってもよい。熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａが一定の方向に配向している限り、シート状成形体１の機械的強度が高められ、線膨張率が低められる。
【００２４】
本実施形態のように、シート状成形体１が複数の樹脂層１１からなる場合には、樹脂層１１の厚みは０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲とすることが好ましい。樹脂層１１の厚みを上記範囲とすることで、樹脂層１１中の熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａの層と直交する方向が、樹脂層１１の厚み方向となる。すなわち、樹脂層１１中の熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａの層面の面方向が、樹脂層１１の層面の面方向となる。従って、樹脂層１１及びシート状成形体１の引張弾性率等の機械的強度をさらに高めること及び線膨張率をさらに低めることができる。
【００２５】
なお、樹脂層１１の厚みから、シート状成形体１を所望の厚みとするために必要なシート状成形体の全層数を決定してもよい。
【００２６】
（シート状成形体２）
図２は、本発明の実施形態のシート状成形体１の変形例に係るシート状成形体２を示す模式的斜投影図である。図２に示すように、シート状成形体２では、熱可塑性樹脂１２は板状のフィラー１５を含んでいる。このように、本発明のシート状成形体では、樹脂層１１はフィラー１５を含んでいてもよい。
【００２７】
本変形例では、樹脂層１１において、板状のフィラー１５が熱可塑性樹脂１２中に分散されている。樹脂層１１では、熱可塑性樹脂１２中の全てのフィラー１５が一定の方向に配向しており、各々のフィラー１５の長手方向と、全てのフィラー１５の長手方向の平均となる方向とのなす角度が±６°以下となっている。すなわち、各々のフィラー１５の配向角度のばらつきが小さくなっている。それによって、フィラー１５全体の配向性が高くなる。そのため、樹脂層１１及び樹脂層１１が積層されているシート状成形体２の引張弾性率等の機械的強度がより高められ、線膨張率がより低められる。
【００２８】
また、板状のフィラー１５を含む熱可塑性樹脂中では、熱可塑性樹脂１２の層状の結晶１２ａが、板状のフィラー１５の上面及び下面を基点として、結晶１２ａの層面の面方向と、上記板状のフィラー１５の長手方向とのなす角度が±１５°以下となるように形成される。上述のように、板状のフィラー１５の配向角度のばらつきが小さいため、板状のフィラー１５の上面及び下面を基点として形成された結晶１２ａの樹脂層１１中における配向角度のばらつきも小さくなり、層状の結晶１２ａの配向性が高められる。従って、樹脂層１１及びシート状成形体２の機械的強度がさらに高められ、線膨張率がさらに低められる。
【００２９】
板状のフィラー１５としては、例えば、グラファイト、薄片化黒鉛及びカーボンナノチューブ等が挙げられる。好ましくは、板状のフィラー１５としては、複数のグラフェンシートの積層体、すなわち薄片化黒鉛が用いられる。本発明において、薄片化黒鉛とは、元の黒鉛を剥離処理して得られるものであり、元の黒鉛よりも薄いグラフェンシート積層体をいう。薄片化黒鉛におけるグラフェンシート積層数は、元の黒鉛より少なければよいが、通常数層〜２００層程度である。上記薄片化黒鉛には薄いグラフェンシートが積層されており、上記薄片化黒鉛はアスペクト比が比較的大きい形状を有する。従って、本発明のシート状成形体において、樹脂層１１に含まれる熱可塑性樹脂中に上記薄片化黒鉛からなるフィラー１５が均一に分散された場合には、上記薄片化黒鉛の積層面に交差する方向に加わる外力に対する補強効果を効果的に高めることができる。
【００３０】
板状のフィラー１５のアスペクト比の好ましい下限は１０であり、好ましい上限は５００である。なお、アスペクト比とは、フィラー１５の面方向における最大寸法のフィラー１５の厚みに対する比をいい、フィラー１５が薄片化黒鉛である場合には、上記薄片化黒鉛のグラフェンシート積層面方向における最大寸法の上記薄片化黒鉛の厚みに対する比をいうものとする。フィラー１５のアスペクト比が低すぎると、上記表面に交差する方向に加わった外力に対する補強効果が充分でないことがある。一方で、フィラー１５のアスペクト比が高すぎても、効果が飽和してそれ以上の補強効果を望めないことがある。フィラー１５が薄片化黒鉛の場合、好ましくは、上記薄片化黒鉛のアスペクト比の下限は１０であり、上限は５００である。
【００３１】
樹脂層１１に含まれる熱可塑性樹脂中に含まれるフィラー１５の量は、熱可塑性樹脂１２の量１００重量部に対し、１〜５０重量部の範囲とすることが好ましい。熱可塑性樹脂１２中に含まれるフィラー１５の量を上記範囲とすることで、引張弾性率等の機械的強度が効果的に高められ、線膨張率が効果的に低められたシート状成形体２を得ることができる。熱可塑性樹脂１２中に含まれるフィラー１５の量が１重量部未満では、シート状成形体２の機械的強度を充分に高められないこと及び線膨張率を充分に低められないことがある。熱可塑性樹脂１２中に含まれるフィラー１５の量が５０重量部を超えると、シート状成形体２の剛性が高くなり、シート状成形体２が脆くなることがある。
【００３２】
本変形例のように、樹脂層１１が板状のフィラー１５を含む場合には、樹脂層１１はフィラー１５の厚みの１〜３倍まで薄くされていることが好ましい。それによって、樹脂層１１中において樹脂層１１の上層面及び下層面に挟まれたフィラー１５は、樹脂層１１の層面と平行な方向へと配向する。そのため、樹脂層１１及びシート状成形体２の引張弾性率等の機械的強度をさらに高めること及び線膨張率をさらに低めることができる。より好ましくは、複数の樹脂層１１の厚みは、フィラー１５の厚みの１〜２倍であってもよい。
【００３３】
（他の層）
本発明のシート状成形体１または２では、上記シート状成形体１または２の面方向と直交する断面に向かってＸ線を照射したときの広角Ｘ線測定において異方性を示す結晶由来のピークを示す限り、樹脂層１１以外の他の層が積層されていてもよい。その場合においても、本発明のシート状成形体１または２では、熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａの配向性が高められているため、上記シート状成形体１または２の機械的強度を高めること及び線膨張率を低めることができる。シート状成形体１または２が上記他の層を含む場合においては、上記シート状成形体１または２における樹脂層１１と上記他の層との積層状態は特に限定されない。
【００３４】
上記他の層は、樹脂層１１の熱可塑性樹脂１２において挙げた物と同様の熱可塑性樹脂を主成分とすることができる。また、熱可塑性樹脂１２と上記他の層に含まれる熱可塑性樹脂は同じ樹脂であってもよく、異なる樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂１２と上記他の層に含まれる熱可塑性樹脂が同じ樹脂である場合には、樹脂層１１と上記他の層との密着性を高めることができる。また、熱可塑性樹脂１２と上記他の層に含まれる熱可塑性樹脂が異なる樹脂である場合には、例えば、熱可塑性樹脂１２を含む樹脂層１１と、熱可塑性樹脂１２と異なる熱可塑性樹脂を含む上記他の層との機能を分けることにより、シート状成型体１に機械的強度及び線膨張率以外の機能性を付与することができる。例えば、上記他の層に含まれる熱可塑性樹脂としてガスバリア性の高いポリエチレンオキシドを用いることによって、ガスバリア性の高いシート状成型体１または２を得ることができる。また、上記他の層に含まれる熱可塑性樹脂として耐衝撃性の高いＡＢＳを用いることによって、耐衝撃性の高いシート状成型体１または２を得ることができる。また、上記他の層は、薄片化黒鉛等のフィラーを含んでいてもよい。
【００３５】
上記他の層の厚みは、樹脂層１１の厚みと同程度とすることができる。なお、樹脂層１１及び上記他の層の厚みから、シート状成形体１または２を所望の厚みとするために必要なシート状成形体の全層数を決定してもよい。
【００３６】
（シート状成形体の製造方法）
次に、本発明のシート状成形体１の製造方法の一実施形態について説明する。
【００３７】
まず、熱可塑性樹脂１２を主成分とする樹脂組成物を共押出し成形することにより、樹脂組成物からなる樹脂層１１が積層された２層以上の積層体を得る。本発明において「主成分とする」とは、上述の通りである。上記積層体を得る方法は特に限定されず、例えば、ウェットラミネーション法、ドライラミネーション法、溶融熱プレスラミネーション法、押出コーティング法、多層溶融押出法、ホットメルトラミネーション法及びヒートラミネーション法などが挙げられる。
【００３８】
好ましくは、上記製造方法としては、本発明のシート状成形体１の製造が容易である多層溶融押出法を用いることができる。上記多層溶融押出法としては、例えば、マルチマニホールド法及びフィードブロック法などが挙げられる。
【００３９】
上記フィードブロック法による上記積層体の製造方法としては、例えば、以下に述べる方法が挙げられる。第１の押出機及び第２の押出機の双方に上記樹脂組成物を導入し、上記第１の押出機及び上記第２の押出機から上記樹脂組成物を同時に押出す。上記第１の押出機及び上記第２の押出機から押出された上記樹脂組成物は、フィードブロックに送られる。上記フィードブロックでは、上記第１の押出機及び上記第２の押出機から押出された上記樹脂組成物が合流する。それによって、上記樹脂組成物を含む樹脂層１１が積層された積層体を得ることができる。
【００４０】
次に、上記積層体を多層形成ブロックへと移送し、上記多層形成ブロックにおいて多層化して、層数が１０層以上の樹脂多層成形体を得ることができる。
【００４１】
上記１０層以上の積層体からなる樹脂多層成形体を得る方法の一例を、図６を参照して説明する。図６に示すように、第１の層２２と第２の層２３とを積層してなる積層体２１を押出機から押出す。該押出し方向において、Ｉ工程において積層体２１を複数に分割する。すなわち、積層体２１の押出し方向に平行な方向であり、かつ積層面に垂直な複数の面に沿って積層体２１を分割する。このようにして、分割された積層体２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを得る。
【００４２】
次に、ＩＩ工程において、分流アダプターなどを用いて分割により得られた積層体２１Ａ〜２１Ｄを積層方向に並ぶように移動させる。ここでは、上から順に積層体２１Ｂ，積層体２１Ｄ，積層体２１Ａ，積層体２１Ｃの順に配置される。
【００４３】
しかる後、ＩＩＩ工程において、積層体２１Ｂ，積層体２１Ｄ，積層体２１Ａ及び積層体２１Ｃを積層面に平行な方向に拡張する。次に、ＩＶ工程において、拡張された積層体２１Ａ〜２１Ｄを重ね合わせた後、積層面に垂直な方向に圧縮する。このようにして、８層の積層体２４を得ることができる。このＩ〜ＩＶ工程を繰り返すことにより、層数が１０層以上の多層の成形体を得ることができる。
【００４４】
上記分流アダプターの一例を図７に示す。図７に示す分流アダプターでは、積層体２６Ａ〜２６Ｄが、前述した図６に示した工程Ｉ〜ＩＶに従って積層される。この分流アダプターを複数段用いて、多層成形体を得ることができる。
【００４５】
なお、上記多層成形は、上記のような本実施形態の方法に限定されず、適宜の多層化方法及び装置により行うことができる。例えば、上記積層体を繰り返し折り返すことにより多層化して、層数が１０層以上の樹脂多層成形体を得てもよい。
【００４６】
上記多層成形においては、樹脂層１１の厚みを０．０１μｍ〜１．０μｍまで薄く形成することが好ましい。それによって、樹脂層１１中の熱可塑性樹脂１２の結晶１２ａの層面の面方向が、樹脂層１１の層面の面方向へと配向する。従って、得られるシート状成形体１の引張弾性率等の機械的強度をさらに高めること及び線膨張率をさらに高めることができる。また、上記のように薄く形成された樹脂層１１を数多く積層することによって、機械的強度が高く、線膨張率が低く、厚みのあるシート状成形体１を得ることができる。
【００４７】
本発明の上記変形例におけるシート状成形体２は、樹脂組成物として、熱可塑性樹脂１２と板状のフィラー１５とを含み、板状のフィラー１５が熱可塑性樹脂１２中に分散されている樹脂組成物を用いることにより製造することができる。具体的には、板状のフィラー１５を熱可塑性樹脂１２中に均一に分散することにより、フィラー１５が熱可塑性樹脂１２中に均一に分散された樹脂組成物を得ることができる。上記分散方法は、例えば、熱可塑性樹脂１２とフィラー１５とを、プラストミル等の二軸スクリュー混練機や二軸押出機等を用いて、加熱下において混練することにより、フィラー１５が熱可塑性樹脂１２中に均一に分散された上記樹脂組成物を得ることができる。
【００４８】
なお、薄片化黒鉛からなるフィラー１５が熱可塑性樹脂１２中に均一に分散された樹脂組成物を得る場合には、膨張化黒鉛を熱可塑性樹脂１２と共に加熱下において混練する方法によっても、上記樹脂組成物を得ることができる。膨張化黒鉛では、層状黒鉛の層間距離が広げられるが、熱可塑性樹脂と加熱下において溶融混練することにより膨張化黒鉛が複数の薄片化黒鉛に分離し、上記薄片化黒鉛が溶融混練物中に均一に分散される。上記膨張化黒鉛は、層状黒鉛の層間に硝酸イオンなどの電解質イオンを挿入する電気化学法により、層状黒鉛の層間距離を広げることにより得ることができる。
【００４９】
本発明のシート状成形体の上記製造方法において、２種の異なる樹脂組成物を用いることにより、上記樹脂層１１以外の他の層が積層されたシート状成形体を製造することができる。具体的には、上記第１の押出機に第１の樹脂組成物を、上記第２の押出機に第２の樹脂組成物を導入し、上記フィードブロックにおいて合流させることにより、第１の樹脂組成物を含む樹脂層１１と、第２の樹脂組成物を含む上記他の層とが積層された積層体を得ることができる。その後、上記積層体を多層成形することによって、上記樹脂層１１と上記樹脂層１１以外の他の層とが積層されたシート状成形体を得ることができる。また、上記第１または第２の樹脂組成物の片方または両方に、上述した板状のフィラーが熱可塑性樹脂中に分散された樹脂組成物を用いることもできる。
【００５０】
以下、本発明の具体的な実施例を挙げることにより、本発明を明らかにする。なお、本発明は下記実施例に限定されない。
【００５１】
（実施例１）
ポリプロピレン（日本ポリプロ社製、商品名：ノバテックＥＡ９）を、２台の押出機にそれぞれ０．５ｋｇ／時間ずつ導入した。上記押出機のスクリュー回転数を共に２００ｒｐｍとして、上記押出機により２００℃で上記ポリプロピレンを押出して、２つの樹脂層を形成した。押し出された２つの樹脂層を、フィードブロック内において積層して、積層体を形成した。次に、多層形成ブロックにおいて、上記積層体を分割し、分割された上記積層体をさらに積層することにより多層成形して、１層あたりの厚み０．０５μｍ、総厚み３００μｍのシート状成形体を得た。
【００５２】
（実施例２）
１層あたりの厚み０．１μｍ、総厚み３００μｍとなるように上記多層形成ブロックを調整した以外は実施例１と同様にして、シート状成形体を得た。
【００５３】
（実施例３）
１層あたりの厚み１．０μｍ、総厚み３００μｍとなるように上記多層形成ブロックを調整した以外は実施例１と同様にして、シート状成形体を得た。
【００５４】
（比較例１）
ポリプロピレン（日本ポリプロ社製、商品名：ノバテックＥＡ９）を、１台の押出機に１．０ｋｇ／時間ずつ導入した。上記押出機のスクリュー回転数を共に２００ｒｐｍとして、上記押出機により２００℃で上記ポリプロピレンを総厚み１００μｍとなるように単層押出成形して、シート状成形体を得た。
【００５５】
（比較例２）
総厚み３００μｍとなるよう単層押出成形した以外は比較例１と同様にして、シート状成形体を得た。
【００５６】
（比較例３）
ポリプロピレン（日本ポリプロ社製、商品名：ノバテックＥＡ９）を、２００℃に温度調節された熱プレス装置によりプレス成形して、総厚み５００μｍのシート状成形体を得た。
【００５７】
〔実施例及び比較例の評価〕
実施例１〜３及び比較例１〜３により得られたシート状成形体について、引張弾性率、線膨張変化率及び広角Ｘ線測定によるＸ線回折パターンを、以下の要領により評価した。
【００５８】
（１）引張弾性率
ＪＩＳ Ｋ７１１３に従って、実施例１〜３及び比較例１〜３により得られたシート状成形体の引張弾性率を測定した。結果を表１に示す。
【００５９】
（２）線膨張変化率
ＪＩＳ Ｋ７１９７に従って、実施例１〜３及び比較例１〜３により得られたシート状成形体の線膨張係数を測定した。比較例１のシート状成形体の線膨張係数を１．０として、各シート状成形体の線膨張変化率を算出した。結果を表１に示す。
【００６０】
（３）広角Ｘ線測定によるＸ線回折パターン
実施例１〜３及び比較例１〜３により得られたシート状成形体を、上記成形体の厚み方向に切断し、面方向と直交する断面が露出している切断された成形体１Ａを得た。次に、図４に示されるように、切断された成形体１Ａの上記断面に向かって、Ｘ線照射源３１よりビーム径が０．３ｍｍとなるようにＸ線を照射した。これにより検出フィルム３２に現れたＸ線回折パターンを検出した。検出フィルム３２上の異方性ピーク検出の有無を表１に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
また、実施例１のシート状成形体の断面のＸ線回折パターン測定により検出フィルムに検出されたピークの写真を図５に示す。図５から明らかなように、実施例１のシート状成形体からは、実施例１のα（０４０）の位置に異方性ピークが検出されている。
【００６３】
表１から明らかなように、実施例１〜３の多層成形されたシート状成形体からは、広角Ｘ線測定において異方性ピークが検出された。これは、シートの厚み方向に異方性を示す結晶由来のピークと考えられる。従って、実施例１〜３のシート状成形体では、ポリプロピレンの結晶がシート状成形体の厚み方向に異方性を示していると考えられる。
【００６４】
これに対して、比較例１〜３の単層押出成形または溶融プレスにより得られたシート状成形体からは、異方性を示すピークは確認されなかった。従って、比較例１〜３のシート状成形体では、ポリプロピレンの結晶が異方性を示していないと考えられる。
【００６５】
また、実施例１〜３のシート状成形体は、比較例１〜３のシート状成形体と比較して、引張弾性率が高められ、線膨張変化率が低められている。これは、実施例１〜３のシート状成形体では、上記のようにポリプロピレンの結晶がシート状成形体の厚み方向に異方性を示していることに由来すると考えられる。
【符号の説明】
【００６６】
１，２…シート状成形体
１Ａ…切断された成形体
１１…樹脂層
１２…熱可塑性樹脂
１２ａ…結晶
１５…フィラー
２１…積層体
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ…積層体
２２…第１の層
２３…第２の層
２４…積層体
２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄ…積層体
３１…Ｘ線照射源
３２…検出フィルム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶性の熱可塑性樹脂を主成分とし、前記熱可塑性樹脂が層状の結晶構造を有しているシート状成形体であって、
前記シート状成形体の面方向と直交する断面に向かってＸ線を照射したときの広角Ｘ線測定において、異方性を示す結晶由来のピークを示す、シート状成形体。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂の結晶の層と直交する方向が、前記シート状成形体の厚み方向である、請求項１に記載のシート状成形体。
【請求項３】
前記シート状成形体は、複数の樹脂層が積層された構造を備えており、
前記樹脂層のそれぞれについて、前記熱可塑性樹脂の結晶の層と直交する方向が、前記樹脂層の厚み方向である、請求項１および２に記載のシート状成形体。
【請求項４】
前記複数の樹脂層における１層の樹脂の厚みが０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲である、請求項３に記載のシート状成形体。
【請求項５】
前記シート状成形体が板状のフィラーを含み、前記板状のフィラーが前記熱可塑性樹脂中に分散されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシート状成形体であって、
各々の前記フィラーの長手方向と、全ての前記フィラーの長手方向の平均となる方向とのなす角度が±６°以下であるシート状成形体。
【請求項６】
前記板状のフィラーのアスペクト比が1０〜５００の範囲である、請求項５に記載のシート状成形体。
【請求項７】
前記板状のフィラーが薄片化黒鉛である、請求項５または６に記載のシート状成形体。
【請求項８】
前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシート状成形体。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のシート状成形体の製造方法であって、
前記熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂組成物を共押出し成形することにより、前記樹脂層の積層体を形成する工程と、
前記積層体を分割し、分割された前記積層体をさらに積層する工程とを備える、シート状成形体の製造方法。
【請求項１０】
前記樹脂層の積層体を形成する工程の前に、前記熱可塑性樹脂と板状のフィラーとを含み、前記フィラーが前記熱可塑性樹脂中に分散されている前記樹脂組成物を用意する工程をさらに備える、請求項９に記載のシート状成形体の製造方法。
【請求項１】
結晶性の熱可塑性樹脂を主成分とし、前記熱可塑性樹脂が層状の結晶構造を有しているシート状成形体であって、
前記シート状成形体の面方向と直交する断面に向かってＸ線を照射したときの広角Ｘ線測定において、異方性を示す結晶由来のピークを示す、シート状成形体。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂の結晶の層と直交する方向が、前記シート状成形体の厚み方向である、請求項１に記載のシート状成形体。
【請求項３】
前記シート状成形体は、複数の樹脂層が積層された構造を備えており、
前記樹脂層のそれぞれについて、前記熱可塑性樹脂の結晶の層と直交する方向が、前記樹脂層の厚み方向である、請求項１および２に記載のシート状成形体。
【請求項４】
前記複数の樹脂層における１層の樹脂の厚みが０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲である、請求項３に記載のシート状成形体。
【請求項５】
前記シート状成形体が板状のフィラーを含み、前記板状のフィラーが前記熱可塑性樹脂中に分散されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシート状成形体であって、
各々の前記フィラーの長手方向と、全ての前記フィラーの長手方向の平均となる方向とのなす角度が±６°以下であるシート状成形体。
【請求項６】
前記板状のフィラーのアスペクト比が1０〜５００の範囲である、請求項５に記載のシート状成形体。
【請求項７】
前記板状のフィラーが薄片化黒鉛である、請求項５または６に記載のシート状成形体。
【請求項８】
前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシート状成形体。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のシート状成形体の製造方法であって、
前記熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂組成物を共押出し成形することにより、前記樹脂層の積層体を形成する工程と、
前記積層体を分割し、分割された前記積層体をさらに積層する工程とを備える、シート状成形体の製造方法。
【請求項１０】
前記樹脂層の積層体を形成する工程の前に、前記熱可塑性樹脂と板状のフィラーとを含み、前記フィラーが前記熱可塑性樹脂中に分散されている前記樹脂組成物を用意する工程をさらに備える、請求項９に記載のシート状成形体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６３６３６（Ｐ２０１３−６３６３６Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１６５４１（Ｐ２０１２−１１６５４１）
【出願日】平成２４年５月２２日（２０１２．５．２２）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月２２日（２０１２．５．２２）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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