ポリオレフィン系樹脂シートの製造方法及びそれに使用する製造装置

【課題】 本発明は、透明性及び引張強度、引張弾性率等の機械的強度の優れたポリオレフィン系樹脂シートの製造方法及びそれに使用する製造装置を提供する。
【解決手段】 溶融押出されたポリオレフィン系樹脂シートを30℃以下の温度に設定されている冷却ロールに接触させて冷却した後、冷却されたポリオレフィン系樹脂シートを該ポリオレフィン系樹脂のビカット軟化温度〜該ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)の温度に加熱されている熱処理ロールに接触させて熱処理することを特徴とするポリオレフィン系樹脂シートの製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、透明性及び引張強度、引張弾性率等の機械的強度の優れたポリオレフィン系樹脂シートの製造方法及びそれに使用する製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂は熱可塑性であり、そのシートを製造するには、一般にポリオレフィン系樹脂をシート状に溶融押出し、冷却ロールに密着させて急冷固化する方法が採用されている。
【0003】
しかしながら、ポリオレフィン系樹脂は結晶性樹脂なので、溶融したポリオレフィン系樹脂シートを急冷すると結晶化するが、ポリオレフィン系樹脂シートが厚い場合は結晶化が均一に進まず歪が生じて、その結果、得られたポリオレフィン系樹脂シートの透明性及び引張強度、引張弾性率等の機械的強度が不足することがあった。
【0004】
これらを改良するために、溶融押出したシートを回転冷却ロールに静電気やエアーナイフ、金属ロール、ゴムロール、ベルト等で密着させ、更に反ロール面のフィルムに対しエアーナイフ、エアーと水ミストを混合した冷媒を吹きつけたり、水槽の中にロールごと浸漬する方法(例えば、特許文献1参照。)やロール上のシート温度が樹脂の融点以下最大結晶化速度温度以上の範囲内にある位置で、シートの反ロール面に冷媒吐出ダイより冷媒を吐出し、該冷媒をシート面では沸騰や蒸発をしない流速及び量にてシート上を膜状に流下させて、該反ロール面からも冷却する方法(例えば、特許文献1参照。)が提案されているが、依然として透明性及び引張強度、引張弾性率等の機械的強度が不足することがあった。
【特許文献1】特開昭62−214921号公報
【特許文献2】特開平10−128828号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、透明性及び引張強度、引張弾性率等の機械的強度の優れたポリオレフィン系樹脂シートの製造方法及びそれに使用する製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のポリオレフィン系樹脂シートの製造方法は、溶融押出されたポリオレフィン系樹脂シートを30℃以下の温度に設定されている冷却ロールに接触させて冷却した後、冷却されたポリオレフィン系樹脂シートを該ポリオレフィン系樹脂のビカット軟化温度〜該ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)の温度に加熱されている熱処理ロールに接触させて熱処理することを特徴とする。
【0007】
本発明で使用されるポリオレフィン系樹脂は、結晶性を有するオレフィンの単独重合体又は共重合体であって、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブテン樹脂、ポリペンテン樹脂、ポリヘキセン樹脂、エチレンープロピレン共重合体、エチレン−ブテン−1共重合体、エチレン−ペンテン−1共重合体、エチレン−へキセン−1共重合体、エチレン−4−メチル−ペンテン−1共重合体等があげられ、ポリプロピレン樹脂が好ましい。
【0008】
本発明においては、先ず、溶融押出されたポリオレフィン系樹脂シートを30℃以下の温度に設定されている冷却ロールに接触させて冷却する。ポリオレフィン系樹脂シートを溶融押出する方法は従来公知の任意の方法が採用されればよく、例えば、押出機でポリオレフィン系樹脂をポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)以上の温度で溶融混練してシート状に押出す方法があげられる。
【0009】
ポリオレフィン系樹脂シートの厚さ及び押出速度は、特に限定されるものではないが、冷却及び熱処理を効率よく行うためには0.01〜0.7mmが好ましく、より好ましくは0.1〜0.5mmである。又、ポリオレフィン系樹脂シートの押出速度は、その厚さにより異なるが、冷却及び熱処理を効率よく行うためには1〜20m/分が好ましく、より好ましくは1 〜5m/分である。
【0010】
上記冷却ロールは溶融押出されたポリオレフィン系樹脂シートを冷却するためのロールであるから、30℃以下に設定しておく必要があり、好ましくは10〜30℃である。冷却ロールは1本でもよいし、複数本あってもよい。
【0011】
溶融押出されたポリオレフィン系樹脂シートを急冷するとポリオレフィン系樹脂は結晶化するが、スメチカ晶結晶とアルファー晶結晶の混在と見掛け上の結晶化度が向上しないことから、透明性や機械的強度が低下するので、本発明においては、冷却されたポリオレフィン系樹脂シートを該ポリオレフィン系樹脂のビガット軟化温度〜該ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)の温度に加熱されている熱処理ロールに接触させて熱処理する。尚、本発明におけるビカット軟化温度は、JISK7206の方法で測定したビカット軟化温度である。
【0012】
熱処理ロールの温度が低すぎるとスメチカ晶結晶からアルファ晶結晶への変化が効率的に進まないので異なる結晶形の混在と見掛け上の結晶化度が上がらない事から、透明性や機械的強度が向上せず、高すぎるとポリオレフィン系樹脂シートが溶融する。又、熱処理ロールの温度が低すぎると冷却されたポリオレフィン系樹脂シートの表面を平滑化する効果が低下する。従って、熱処理ロールの温度は、ポリオレフィン系樹脂のビガット軟化温度〜ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)であり、ポリプロピレン樹脂の場合は100〜120℃が好ましい。熱処理ロールは1本でもよいし、複数本あってもよい。
【0013】
熱処理時間は、特に限定されるものではないが、短すぎると熱処理の効果がなくなるので10秒以上が好ましく、処理時間は長いほど好ましい。従って、ポリオレフィン系樹脂シートを熱処理ロールに10秒以上接触するように設定すればよいが、長時間接触するようにするには熱処理ロールの直径を大きくしたり、熱処理ロールの数を増やす必要があるので実際的ではない。
【0014】
本発明のポリオレフィン系樹脂シートの製造方法においては、熱処理されたポリオレフィン系樹脂シートを、更に、熱処理温度より低く且つポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)−60℃〜ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)に設定されているアニールロールに接触させてアニールするのが好ましい。ポリプロピレン系樹脂の場合は90〜115℃が好ましい、
【0015】
アニールは、熱処理によりポリオレフィン系樹脂シート中に発生した応力を緩和するための工程であり、アニール温度が低くなると応力緩和効果が低減し、高くなると熱処理と同じになるので、アニールロールの温度を熱処理温度より低く且つポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)−60℃〜ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)に設定し、アニールロールに接触させることにより行う。アニール時間は、特に限定されるものではなく、ポリオレフィン系樹脂シートの厚さやアニール温度により異なるが、一般に10秒以上が好ましく、より好ましくは15〜60秒である。アニールロールは1本でもよいし、複数本あってもよい。
【0016】
請求項6記載のポリオレフィン系樹脂シートの製造装置は、ポリオレフィン系樹脂をシート状に溶融押出するための押出機、該押出機の下流側に設置され、30℃以下の温度に設定されている冷却ロール、該冷却ロールの下流側に設置され、該ポリオレフィン系樹脂のビカット軟化温度〜該ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)の温度に加熱されている加熱ロールよりなることを特徴とする。
【0017】
上記押出機は、熱可塑性樹脂の押出成形の際に使用されている従来公知の任意の押出機が使用可能であり、例えば、一軸押出機、二軸押出機等があげられ、ポリオレフィン系樹脂を融点(Tm)以上の温度で溶融混練し、シート状に溶融押出してポリオレフィン系樹脂シートを得る。
【0018】
上記冷却ロールは、押出機の下流側に設置され、押出機から押出成形されたポリオレフィン系樹脂シートを30℃以下の温度に冷却するためのロールであり、30℃以下の温度に冷却されている。
【0019】
冷却ロールにはポリオレフィン系樹脂シートを冷却ロールに均一に接触し圧着するために、圧着装置が併設されているのが好ましく、圧着装置としては、例えば、ロール、金属ベルト、エアーナイフ、静電圧着装置等があげられる。
【0020】
上記熱処理ロールは、冷却ロールの下流側に設置され、冷却されたポリオレフィン系樹脂シートを該ポリオレフィン系樹脂のビカット軟化温度〜該ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)の温度に加熱して熱処理するためのロールである。
【0021】
熱処理ロールには、ポリオレフィン系樹脂シートが熱処理ロールに均一に接触するように圧着するためのガイドロールが併設されているのが好ましい。ガイドロールで冷却されたポリオレフィン系樹脂シートを押圧することにより、ポリオレフィン系樹脂シートが初めて熱処理ロールに圧着されるようになされているのが好ましい。即ち、ポリオレフィン系樹脂シートが熱処理ロールに同時に且つ均一に圧着されないと(ポリオレフィン系樹脂シートの一部が浮いていると)ポリオレフィン系樹脂の熱処理速度が異なりフレアーが発生して均一なシートが得られないので、ガイドロールをポリオレフィン系樹脂シートの送り方向に対して垂直方向に設置し、ガイドロールでポリオレフィン系樹脂シートを熱処理ロール方向に押圧し、ポリオレフィン系樹脂シートを初めて熱処理ロールに接触するように圧着するのが好ましい。
【0022】
上記熱処理ロールの温度は、ポリオレフィン系樹脂のビカット軟化温度〜該ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)の温度ポリ乳酸系樹脂のガラス転移温度(Tg)〜ポリ乳酸系樹脂の融点(Tm)の温度であればよいが、ポリプロピレン樹脂の場合は100〜120℃が好ましい。
【0023】
又、冷却に要する時間よりも熱処理に要する時間のほうが長いので熱処理ロールの直径Rと冷却ロールRの直径の比R/Rは大きいほど好ましいが、大きくしすぎるのは実際的ではなく、1〜20が好ましく、より好ましくは1.2〜7である。
【0024】
本発明のポリオレフィン系樹脂シートの製造装置においては、熱処理されたポリオレフィン系樹脂シートを、更に、熱処理温度より低く且つポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)−60℃〜ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)に設定されているアニールロールが設置されているのが好ましい。
【0025】
アニールロールは、熱処理によりポリオレフィン系樹脂シート中に発生した応力を緩和するためのロールであり、アニール温度が低くなると応力緩和効果が低減し、高くなると熱処理と同じになるので、アニールロールの温度は熱処理温度より低く且つポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)−60℃〜ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)に設定されているのが好ましい。アニールロールは1本でもよいし、複数本あってもよいが、アニール時間は、ポリオレフィン系樹脂シートの厚さやアニール温度により異なるが、一般に10秒以上が好ましく、より好ましくは15〜60秒であるので、複数の小口径のアニールロールを連続して設置するのが好ましい。
【0026】
次に、本発明のポリオレフィン系樹脂シートの製造装置の一例を図面を参照して説明する。図1は本発明のポリオレフィン系樹脂シートの製造装置の一例を示す説明図である。図中1は押出機であり、2は押出機1の吐出口に接続されシートを押出すためのTダイである。Tダイ2の下方前方に30℃以下の温度に設定されている冷却ロール3、31が設置されている。冷却ロール3に対向して静電圧着装置4が設置されており、Tダイ2から供給された高温のポリオレフィン系樹脂シート10を冷却ロール3に圧着可能になされている。
【0027】
8、81は、ポリオレフィン系樹脂のビカット軟化温度〜該ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)の温度に加熱されている熱処理ロールであり、熱処理ロール8に対向してガイドロール7が設置されている。ガイドロール7は冷却ロール3、31で冷却されたポリオレフィン系樹脂シート11を熱処理ロール8に一定圧力で押圧できるように賦勢されている。従って、冷却されたポリオレフィン系樹脂シート11をガイドロール7で熱処理ロール8に押圧することにより、ポリオレフィン系樹脂シート11は初めて熱処理ロール8に圧着されるようになされている。
【0028】
9、91は、熱処理ロール81の下流側に設置され熱処理されたポリオレフィン系樹脂シート12をアニールするためのアニールロールであり、熱処理温度より低く且つポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)−60℃〜ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)に設定されている。熱処理されたポリオレフィン系樹脂シート12はアニールロール9、91によりアニールされ、熱処理によりポリオレフィン系樹脂シート中に発生した応力が緩和されたポリオレフィン系樹脂シート13が得られる。
【0029】
5、51、52はポリオレフィン系樹脂シート11、12、13を下流側に送るためのガイドロールであり、6は熱処理ロール8に対するポリオレフィン系樹脂シート11の高さを調節するための上下可動式のガイドロールである。尚、冷却ロール3、31、熱処理ロール8、81、アニールロール9、91、ガイドロール5、6、7、51、52及び静電圧着装置4はポリオレフィン系樹脂シート10、11、12、13の送り方向と直角になるように設置されている。
【0030】
押出機1においてポリオレフィン系樹脂をポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)以上の温度で溶融混練し、Tダイ2からシート状に溶融押出することにより溶融されたポリオレフィン系樹脂シート10を得る。次に、溶融されたポリオレフィン系樹脂シート10を静電圧着装置4で冷却ロール3に圧着して、冷却ロール3、31によりポリオレフィン系樹脂シートを30℃以下の温度に急冷して冷却されたポリオレフィン系樹脂シート11を得る。
【0031】
次いで、冷却されたポリオレフィン系樹脂シート11をガイドロール5、6、7により下流側に送って熱処理ロール8に供給する。冷却されたポリオレフィン系樹脂シート11をガイドロール7で熱処理ロール7に均一に圧着して熱処理ロール8、81により冷却されたポリオレフィン系樹脂シート11をポリオレフィン系樹脂のビカット軟化温度〜該ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)の温度に加熱してポリオレフィン系樹脂を熱処理して熱処理されたポリオレフィン系樹脂シート12を得る。
【0032】
ポリオレフィン系樹脂シート11はガイドロール7により初めて熱処理ロール8接するように熱処理ロール8に均一に圧着されるので、ポリオレフィン系樹脂シート11はその幅方向において均一に加熱されフレアが発生することがなく、均一に熱処理され、シート全体の透明性のばらつきがない。
【0033】
熱処理されたポリオレフィン系樹脂シート12をガイドロール52で下流側に送り、熱処理温度より低く且つポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)−60℃〜ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)に設定されているアニールロール9、91でアニールすることにより、熱処理によりポリオレフィン系樹脂シート中に発生した応力が緩和されたポリオレフィン系樹脂シート13を得る。
【発明の効果】
【0034】
本発明のポリオレフィン系樹脂シートの製造方法の構成は上述の通りであり、透明性及び引張強度、引張弾性率等の機械的強度の優れたポリオレフィン系樹脂シートを連続的に製造することができる。又、本発明のポリオレフィン系樹脂シートの製造装置の構成は上述の通りであり、透明性及び引張強度、引張弾性率等の機械的強度の優れたポリオレフィン系樹脂シートを連続的に製造するのに好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0035】
次に本発明の実施例を説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
図1に示した製造装置を用いてポリプロピレン樹脂シートを製造した。押出機1は直径70mmの一軸押出機であり、ポリプロピレン樹脂(住友化学社製、商品名「FH1051」、Tm=約160℃、ビカット軟化温度=62℃)を240℃で溶融混練して、厚さ0.2mmの溶融したポリオレフィン系樹脂シート10を押出した。
【0036】
冷却ロール3、31の直径は300mmであり、10℃に冷却されており、溶融したポリオレフィン系樹脂シート10の冷却ロール3、31に対する接触距離は略1mであった。溶融したポリオレフィン系樹脂シート10を冷却ロール3、31に3m/分の速度で供給し(溶融したポリオレフィン系樹脂シート10の冷却ロール3、31に対する接触時間は20秒)、約15℃の冷却されたポリオレフィン系樹脂シート11を得た。
【0037】
熱処理ロール8、81の直径は600mmであり、120℃に加熱されており、冷却されたポリオレフィン系樹脂シート11の熱処理ロール8、81に対する接触距離は略1mであった。冷却されたポリオレフィン系樹脂シート11を熱処理ロール8、81で熱処理して(冷却されたポリオレフィン系樹脂シート11の熱処理ロール8、81に対する接触時間は40秒)、熱処理されたポリオレフィン系樹脂シート12を得た。
【0038】
アニールロール9、91の直径は600mmであり、115℃に加熱されていた。熱処理されたポリオレフィン系樹脂シート12をガイドロール51、52で下流方向に送ってアニールロール9、91でアニールしてアニールされたポリオレフィン系樹脂シート13を得た。
【0039】
(比較例1)
熱処理ロール8、81の温度を室温(約23℃)にした以外は実施例1で行なったと同様にしてアニールされたポリオレフィン系樹脂シート13を得た。
【0040】
得られたポリオレフィン系樹脂シート13の引張強さ、伸び、引張弾性率、ヘイズ及び全光線透過率を測定し、得られた結果を表1に示した。尚、引張強さ、伸び及び引張弾性率は、JIS K 7127準拠してMD方向に試験片タイプ5号の試験片を打抜き、200mm/minの速度で引張試験を行った。又、ヘイズ及び全光線透過率は、JIS
K 7105準拠して積分球式光線透過率測定装置(ヘイズメーター)を用いて測定した。
【0041】
【表1】

【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明のポリオレフィン系樹脂シートの製造装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【0043】
1 押出機
2 Tダイ
3 冷却ロ−ル
4 静電圧着装置
5、6、7 ガイドロール
8 熱処理ロール
9 アニールロール
10、11、12、13 ポリオレフィン系樹脂シート

【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶融押出されたポリオレフィン系樹脂シートを30℃以下の温度に設定されている冷却ロールに接触させて冷却した後、冷却されたポリオレフィン系樹脂シートを該ポリオレフィン系樹脂のビカット軟化温度〜該ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)の温度に加熱されている熱処理ロールに接触させて熱処理することを特徴とするポリオレフィン系樹脂シートの製造方法。
【請求項2】
更に、熱処理されたポリオレフィン系樹脂シートを、熱処理温度より低く且つポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)−60℃〜ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)に設定されているアニールロールに接触させてアニールすることを特徴とする請求項1記載のポリオレフィン系樹脂シートの製造方法。
【請求項3】
ポリオレフィン系樹脂がポリプロピレン系樹脂であることを特徴とする請求項1又は2記載のポリオレフィン系樹脂シートの製造方法。
【請求項4】
熱処理ロールの温度が100〜120℃であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載のポリオレフィン系樹脂シートの製造方法。
【請求項5】
熱処理ロールとポリオレフィン系樹脂シートの接触時間が10秒以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載のポリオレフィン系樹脂シートの製造方法。
【請求項6】
ポリオレフィン系樹脂をシート状に溶融押出するための押出機、該押出機の下流側に設置され、30℃以下の温度に設定されている冷却ロール、該冷却ロールの下流側に設置され、該ポリオレフィン系樹脂のビカット軟化温度〜該ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)の温度に加熱されている加熱ロールよりなることを特徴とするポリオレフィン系樹脂シートの製造装置。
【請求項7】
更に、加熱ロールの下流側に、熱処理温度より低く且つポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)−60℃〜ポリオレフィン系樹脂の融点(Tm)に設定されているアニールロールが設置されていることを特徴とする請求項6記載のポリオレフィン系樹脂シートの製造装置。
【請求項8】
加熱ロールの直径Rと冷却ロールRの直径の比R/Rが1〜20であることを特徴とする請求項7記載のポリオレフィン系樹脂シートの製造装置。

【図1】
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【公開番号】特開2009−12225(P2009−12225A)
【公開日】平成21年1月22日(2009.1.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−174365(P2007−174365)
【出願日】平成19年7月2日(2007.7.2)
【出願人】(000198802)積水成型工業株式会社 (66)
【Fターム(参考)】