ロール及びそれを用いた延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法
【課題】 本発明は、均一な厚みで均一に延伸されたポリエステル系樹脂シートを得ることのできるロール及びそのロールを用いて、引張強度、引張弾性率、耐熱性等の優れた延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、引抜延伸により、容易且つ安定的に製造する方法を提供する。
【解決手段】 熱可塑性樹脂シートを引抜延伸するためのロールであって、ロール端部からロール中心部に向かって直径が次第に細くなされており、ロール軸方向の断面において周壁形状が双曲線状であるロール。非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度−２０℃」〜「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度＋２０℃」の温度に加熱されている、一対の上記ロール間を通して一定速度で引抜延伸する延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
【解決手段】 熱可塑性樹脂シートを引抜延伸するためのロールであって、ロール端部からロール中心部に向かって直径が次第に細くなされており、ロール軸方向の断面において周壁形状が双曲線状であるロール。非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度−２０℃」〜「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度＋２０℃」の温度に加熱されている、一対の上記ロール間を通して一定速度で引抜延伸する延伸熱可塑性ポリエステル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、ロール及びそれを用いた延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、引抜成形により、平滑な表面を持つ、透明で、強度と弾性率の高い結晶性高分子シートを製造する方法が検討されており、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール樹脂、ナイロン等の結晶性高分子原反シートを、そのシートに１０ＭＰａの荷重をかけて１℃／分の昇温速度で昇温した時の変形開始温度以上で示差走査熱量測定融解曲線の立ち上がり温度を超えない温度に加熱した一対のローラーを通じて、少なくとも延伸比２．５倍以上に引き抜くことを特徴とする結晶性高分子シートの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開昭６０−１５１２０号公報
【０００３】
しかしながら、上記結晶性高分子シートの製造方法でポリエステル系樹脂を引抜延伸するには、ポリエステル系樹脂は低温では硬すぎて延伸に必要な柔軟性が不足して切断してしまい、高温では配向の緩和が支配的になるので、引張強度、引張弾性率、耐熱性等の優れた延伸ポリエステル系樹脂シートを得るのは困難であった。
【０００４】
又、ポリエステル系樹脂は硬い樹脂であり、適当な温度に加熱して引抜いても高い弾性率を有しており、引抜きにくく、特に、広幅のポリエステル系樹脂シートを引抜いた場合、中心部の厚みが厚くなり、均一な厚み、言い換えれば、均一に延伸されたポリエステル系樹脂シートは得られなかった。
【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、上記欠点に鑑み、均一な厚みで均一に延伸されたポリエステル系樹脂シートを得ることのできるロール及びそのロールを用いて、引張強度、引張弾性率、耐熱性等の優れた延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、引抜延伸により、容易且つ安定的に製造することができる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のロールは、熱可塑性樹脂シートを引抜延伸するためのロールであって、ロール端部からロール中心部に向かって直径が次第に細くなされており、ロール軸方向の断面において周壁形状が双曲線状であることを特徴とする。
【０００７】
一般に使用されている引抜延伸ロールは直径が一定の筒状のロールであるが、本発明のロールは、図１に示したように、筒状のロールの直径がロール端部からロール中心部に向かって次第に細くなされている。又、ロール軸方向の断面において周壁形状が双曲線状である。
【０００８】
図１は本発明のロールの一例を示すロール軸方向の断面である。図中１はロールであり、２は軸である。ロール１の周壁３は双曲線状であり、ロール１端部端部の直径をａ、中止部の直径をｂ、端部と中心部の間の任意の位置の直径をｃとすると、常に、ａ＞ｃ＞ｂとなされている。
【０００９】
最も太いロールの端部ａと最も細い中心部ｂの直径の差は特に限定されるものではないが、後述の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを引抜延伸する場合は、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さｄの５〜２０％が好ましく、より好ましくは７〜１５％である。即ち、ａとｂとｄの関係は、２０≧１００ｄ／（ａ−ｂ）≧５が好ましく、より好ましくは１５≧１００ｄ／（ａ−ｂ）≧７である。
【００１０】
本発明の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法は、非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度−２０℃」〜「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度＋２０℃」の温度に加熱されている、一対の請求項１記載のロール間を通して一定速度で引抜延伸することを特徴とする。
【００１１】
上記熱可塑性ポリエステル系樹脂としては、例えば、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、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリグリコール酸、ポリ（Ｌ−乳酸）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート／ヒドロキシバリレート）、ポリ（ε−カプロラクトン）、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリブチレンサクシネート／乳酸、ポリブチレンサクシネート／カーボネート、ポリブチレンサクシネート／テレフタレート、ポリブチレンアジペート／テレフタレート、ポリテトラメチレナジペート／テレフタレート、ポリブチレンサクシネート／アジペート／テレフタレート等が挙げられ、耐熱性の優れたポリエチレンテレフタレートが好ましい。
【００１２】
上記熱可塑性ポリエステル系樹脂の極限粘度は、低すぎるとシート作成時にドローダウンを起こしやすく、高すぎると、延伸しても機械的強度（特に弾性率）が上昇しないので、０．６〜１．０が好ましい。
【００１３】
熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さｄは特に限定されないが、０．５ｍｍ未満では、延伸後のシート厚さが薄くなりすぎ、取扱いに際しての強度が十分な大きさとならないことがあり、５ｍｍを超えると延伸が困難となることがあるので０．５〜５ｍｍが好ましく、より好ましくは０．９〜４ｍｍである。
【００１４】
上記熱可塑性ポリエステル系樹脂シートは非晶状態である。熱可塑性ポリエステル系樹脂シートは非晶状態であればよく、その結晶化度は特に限定されるものではないが、示差走査熱量計で測定した結晶化度が１０％未満あることが好ましく、より好ましくは５％未満である。
【００１５】
本発明においては、上記非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを一対の上述のロール間を通して一定速度で引抜延伸する。まず、図面を参照して引抜延伸する際の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの状態を説明する。
【００１６】
図２は熱可塑性ポリエステル系樹脂シートがロール間を引抜延伸されている状態を示す説明図である。図中１、１はロール間距離がｅで設置された一対のロールであり、破線はロール１、１の中心の位置を示している。
【００１７】
厚さｄの熱可塑性ポリエステル系樹脂シート４に矢印方向に張力が負荷され一定速度で引抜延伸されている。熱可塑性ポリエステル系樹脂シート４は点ｆの位置でロール１に接触し、ロール１、１間を引抜かれる間にロール１、１により圧縮される。
【００１８】
熱可塑性ポリエステル系樹脂シート４は一定速度で引抜かれている、即ち、熱可塑性ポリエステル系樹脂シート４は矢印方向に張力がかけられているので、ロール１、１のクリアランス地点ｅより若干上流側のｇ地点でロール１、１から剥離され一定速度で引抜かれている。
【００１９】
従って、熱可塑性ポリエステル系樹脂シート４は地点ｆと地点ｇの間ではロール１、１により圧縮され配向され、ｇ地点より下流側では引抜による張力により延伸されている。
【００２０】
一対のロールの温度は、低温であると熱可塑性ポリエステル系樹脂シートが硬すぎて、引抜こうとしても先に切断されてしまうことがあり、切断されなくてもシートにボイドができて白化してしまうなどの問題があり、逆に、高温になると熱可塑性ポリエステル系樹脂シートが柔らかくなりシートを引抜く張力によりシートが切断されるので、「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度−２０℃」〜「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度＋２０℃」の温度に設定される。
【００２１】
又、一対のロールのロール間距離ｈは、延伸倍率を大きくするためには、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さｄに対する比率を小さくしなければならないが、比率を小さくしすぎるとシートを引抜く張力によりシートが切断され、大きくなると延伸倍率が小さくなり、延伸による熱可塑性ポリエステル系樹脂の配向が少なくなり引張強度、引張弾性率、耐熱性等の物性が向上しないので、一対のロールは、一対のロール間距離ｈと熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さｄの比率（一対のロール間距離ｈ／熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さｄ）は０．２〜０．８が好ましい。尚、ロール間距離ｈはロールの中心部（直径が最も小さい部分）におけるクリアランスを意味する。
【００２２】
本発明においては、非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを一対のロール間を通して一定速度で引抜延伸するのであるから、一対のロールの下流側から熱可塑性ポリエステル系樹脂シートに張力をかけて一定速度で引抜く。熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの引抜速度は、遅いと延伸倍率が小さくなり、延伸による熱可塑性ポリエステル系樹脂の配向が少なくなり引張強度、引張弾性率、耐熱性等の物性が向上せず、速すぎると延伸された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートが切断されることがあるので、１〜１０ｍ／分が好ましく、より好ましくは４〜９ｍ／分である。
【００２３】
上記引抜延伸の延伸倍率は、特に限定されるものではないが、延伸倍率が低いと、引張強度、引張弾性率に優れたシートが得られず、高くなると延伸時にシートの破断が生じやすくなるので、１．２〜８倍が好ましく、より好ましくは２〜６倍である。
【００２４】
又、引張強度、引張弾性率、耐熱性等の物性を向上させるには、熱可塑性ポリエステル系樹脂をより均一に配向させるのが好ましいので、一対のロール間を引抜くだけでなく、引抜かれた熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを加熱されている間に若干延伸するのが好ましい。従って、延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの延伸倍率が、一対のロール間距離ｈ／熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さｄより大になるように、引抜速度を上記熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの引抜速度の範囲内に設定して引抜延伸するのが好ましい。
【００２５】
又、非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを引き抜く際に、ロールは回転している必要はないが、特に熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚みが厚い場合には、せん断発熱によるロールの蓄熱に起因するシートの温度上昇が生じやすいため、引抜方向に回転させるのが好ましい。
【００２６】
ロールの回転速度が遅いと、ロールと熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの接触時間が長くなり、摩擦熱が発生し、ロール温度が上昇して、加熱された熱可塑性ポリエステル系樹脂を冷却する効果が低下し、所定の引抜延伸温度を超えてしまい、逆にロールの回転速度が早くなると、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの表面の熱可塑性ポリエステル系樹脂のみが流動し、均一に引抜延伸できなくなり、得られた引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの弾性率が低下する。
【００２７】
従って、ロールの回転速度は、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを同一条件の引抜速度でロールが回転していない状態で引き抜いた際の引抜速度と実質的に同一又はそれ以下の速度が好ましい。
【００２８】
又、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さが厚い（１．５ｍｍ以上）場合は、ロールとシートとのせん断による発熱が大きくなるため、ロールの回転速度は上記引抜速度の５０〜１００％が好ましい。また、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さが薄い場合は、ロールによる冷却効果が大きいのでロールの回転速度は遅くてもよい。
【００２９】
引張強度、引張弾性率、耐熱性等の物性を向上させるために、引抜延伸された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを引抜延伸の温度より高い温度で一軸延伸してもよい。
【００３０】
引抜延伸された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートのポリエステル系樹脂は、延伸の阻害要因となる熱による等方的な結晶化及び配向が抑えられた状態で分子鎖は高度に配向しているので強度及び弾性率が優れているが結晶化度は低いので、加熱されると配向は容易に緩和され弾性率は低下してしまうという欠点を有している。
【００３１】
しかし、この引抜延伸された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、該引抜延伸の温度より高い温度で一軸延伸することにより配向が緩和されることなく結晶化度が上昇し、加熱されても配向が容易に緩和されない耐熱性の優れた延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートが得られる。
【００３２】
上記一軸延伸する方法としてはロール延伸法が好適に用いられる。ロール延伸法とは、速度の異なる２対のロール間に延伸原反を挟み、延伸原反を加熱しつつ引っ張る方法であり、一軸方向のみに強く分子配向させることができる。
【００３３】
上記一軸延伸する際の温度は、引抜延伸の温度より高い温度であればよいが、高すぎると一次延伸された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートが溶融して切断されるので、昇温速度１０℃／ｍｉｎで測定した示差走査熱量曲線での熱可塑性ポリエステル系樹脂の結晶化ピークの立ち上がり温度〜融解ピークの立ち上がり温度の温度範囲が好ましい。
【００３４】
尚、ポリエチレンテレフタレートの結晶化ピークの立ち上がり温度は約１２０℃であり、融解ピークの立ち上がり温度は約２３０℃である。従って、ポリエチレンテレフタレートシートを一軸延伸する際は約１２０℃〜約２３０℃で一軸延伸するのが好ましい。
【００３５】
上記一軸延伸の延伸倍率は、特に限定されるものではないが、延伸倍率が低いと、引張強度、引張弾性係数等の優れたシートが得られず、高くなると延伸時にシートの破断が生じやすくなるので、１．０５〜３倍が好ましく、さらに好ましくは１．１〜２倍である。
【００３６】
又、引抜延伸と一軸延伸の総延伸倍率は、小さすぎても大きすぎても線膨張係数の絶対値が大きくなるので２〜２４倍が好ましく、より好ましくは３〜１６倍であり、更に好ましくは４〜１２倍である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明のロールの構成は上述の通りであるから、均一な厚みで均一に延伸された熱可塑性樹脂シート、特にポリエステル系樹脂シートを得ることができる。又、熱可塑性樹脂シートが広幅であっても均一な厚みで均一に延伸することができる。
【００３８】
本発明の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法の構成は上述の通りであるから、引張強度、引張弾性率、耐熱性等の優れた延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、引抜延伸により、容易且つ安定的に製造することができる。又、得られた線膨張係数の絶対値が小さいので温度の変化による伸び縮みが小さく、軽量で、耐衝撃性、耐久性、作業性等が優れており、雨樋等の外装建材として好適に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
次に、本発明の実施例を挙げて、詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００４０】
（実施例１）
ポリエチレンテレフタレート（ユニチカ社製、商品名「ＮＥＨ−２０７０」、極限粘度０．８８、ガラス転移温度は７６．７℃）を溶融押出成形した後急冷して得られた厚さ（ｄ）２．０ｍｍ、幅８０ｃｍのポリエチレンテレフタレートシート（結晶化度１．３％）を延伸装置（協和エンジニアリング社製）に供給し、８０℃に予熱した後、７４℃に加熱された一対のロール間を５ｍ／分の速度で引抜いて引抜延伸し、延伸倍率が約４倍の引抜延伸ポリエチレンテレフタレートシートを得た。
尚、ロールの形状は図１に示した通りであり、ロール端部の直径ａは５２０ｍｍ、ロール中心部の直径は５１９．８ｍｍ、ロール中心部におけるロール間隔は０．６ｍｍであった。
【００４１】
得られた引抜延伸ポリエチレンテレフタレートシートを用い、ＪＩＳ Ｋ ７１９７に準拠して線膨張係数を測定したところ−０．４×１０-5（／℃）であった。なお線膨張係数の測定は−２０℃から１００℃まで毎分５℃で昇温し、更に−２０℃まで毎分５℃で降温して行い、０℃から６０℃までの範囲で求めた。又、ＪＩＳ Ｋ ７１１３の引張試験方法に準拠して、２３℃、５０％ＲＨで引張弾性率を測定したところ８．２ＧＰａであった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のロールの一例を示すロール軸方向の断面である。
【図２】熱可塑性ポリエステル系樹脂シートがロール間を引抜延伸されている状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ ロール
２ 軸
３ 周壁
４ 熱可塑性ポリエステル系樹脂シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロール及びそれを用いた延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、引抜成形により、平滑な表面を持つ、透明で、強度と弾性率の高い結晶性高分子シートを製造する方法が検討されており、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール樹脂、ナイロン等の結晶性高分子原反シートを、そのシートに１０ＭＰａの荷重をかけて１℃／分の昇温速度で昇温した時の変形開始温度以上で示差走査熱量測定融解曲線の立ち上がり温度を超えない温度に加熱した一対のローラーを通じて、少なくとも延伸比２．５倍以上に引き抜くことを特徴とする結晶性高分子シートの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開昭６０−１５１２０号公報
【０００３】
しかしながら、上記結晶性高分子シートの製造方法でポリエステル系樹脂を引抜延伸するには、ポリエステル系樹脂は低温では硬すぎて延伸に必要な柔軟性が不足して切断してしまい、高温では配向の緩和が支配的になるので、引張強度、引張弾性率、耐熱性等の優れた延伸ポリエステル系樹脂シートを得るのは困難であった。
【０００４】
又、ポリエステル系樹脂は硬い樹脂であり、適当な温度に加熱して引抜いても高い弾性率を有しており、引抜きにくく、特に、広幅のポリエステル系樹脂シートを引抜いた場合、中心部の厚みが厚くなり、均一な厚み、言い換えれば、均一に延伸されたポリエステル系樹脂シートは得られなかった。
【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、上記欠点に鑑み、均一な厚みで均一に延伸されたポリエステル系樹脂シートを得ることのできるロール及びそのロールを用いて、引張強度、引張弾性率、耐熱性等の優れた延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、引抜延伸により、容易且つ安定的に製造することができる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のロールは、熱可塑性樹脂シートを引抜延伸するためのロールであって、ロール端部からロール中心部に向かって直径が次第に細くなされており、ロール軸方向の断面において周壁形状が双曲線状であることを特徴とする。
【０００７】
一般に使用されている引抜延伸ロールは直径が一定の筒状のロールであるが、本発明のロールは、図１に示したように、筒状のロールの直径がロール端部からロール中心部に向かって次第に細くなされている。又、ロール軸方向の断面において周壁形状が双曲線状である。
【０００８】
図１は本発明のロールの一例を示すロール軸方向の断面である。図中１はロールであり、２は軸である。ロール１の周壁３は双曲線状であり、ロール１端部端部の直径をａ、中止部の直径をｂ、端部と中心部の間の任意の位置の直径をｃとすると、常に、ａ＞ｃ＞ｂとなされている。
【０００９】
最も太いロールの端部ａと最も細い中心部ｂの直径の差は特に限定されるものではないが、後述の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを引抜延伸する場合は、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さｄの５〜２０％が好ましく、より好ましくは７〜１５％である。即ち、ａとｂとｄの関係は、２０≧１００ｄ／（ａ−ｂ）≧５が好ましく、より好ましくは１５≧１００ｄ／（ａ−ｂ）≧７である。
【００１０】
本発明の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法は、非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度−２０℃」〜「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度＋２０℃」の温度に加熱されている、一対の請求項１記載のロール間を通して一定速度で引抜延伸することを特徴とする。
【００１１】
上記熱可塑性ポリエステル系樹脂としては、例えば、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、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリグリコール酸、ポリ（Ｌ−乳酸）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート／ヒドロキシバリレート）、ポリ（ε−カプロラクトン）、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリブチレンサクシネート／乳酸、ポリブチレンサクシネート／カーボネート、ポリブチレンサクシネート／テレフタレート、ポリブチレンアジペート／テレフタレート、ポリテトラメチレナジペート／テレフタレート、ポリブチレンサクシネート／アジペート／テレフタレート等が挙げられ、耐熱性の優れたポリエチレンテレフタレートが好ましい。
【００１２】
上記熱可塑性ポリエステル系樹脂の極限粘度は、低すぎるとシート作成時にドローダウンを起こしやすく、高すぎると、延伸しても機械的強度（特に弾性率）が上昇しないので、０．６〜１．０が好ましい。
【００１３】
熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さｄは特に限定されないが、０．５ｍｍ未満では、延伸後のシート厚さが薄くなりすぎ、取扱いに際しての強度が十分な大きさとならないことがあり、５ｍｍを超えると延伸が困難となることがあるので０．５〜５ｍｍが好ましく、より好ましくは０．９〜４ｍｍである。
【００１４】
上記熱可塑性ポリエステル系樹脂シートは非晶状態である。熱可塑性ポリエステル系樹脂シートは非晶状態であればよく、その結晶化度は特に限定されるものではないが、示差走査熱量計で測定した結晶化度が１０％未満あることが好ましく、より好ましくは５％未満である。
【００１５】
本発明においては、上記非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを一対の上述のロール間を通して一定速度で引抜延伸する。まず、図面を参照して引抜延伸する際の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの状態を説明する。
【００１６】
図２は熱可塑性ポリエステル系樹脂シートがロール間を引抜延伸されている状態を示す説明図である。図中１、１はロール間距離がｅで設置された一対のロールであり、破線はロール１、１の中心の位置を示している。
【００１７】
厚さｄの熱可塑性ポリエステル系樹脂シート４に矢印方向に張力が負荷され一定速度で引抜延伸されている。熱可塑性ポリエステル系樹脂シート４は点ｆの位置でロール１に接触し、ロール１、１間を引抜かれる間にロール１、１により圧縮される。
【００１８】
熱可塑性ポリエステル系樹脂シート４は一定速度で引抜かれている、即ち、熱可塑性ポリエステル系樹脂シート４は矢印方向に張力がかけられているので、ロール１、１のクリアランス地点ｅより若干上流側のｇ地点でロール１、１から剥離され一定速度で引抜かれている。
【００１９】
従って、熱可塑性ポリエステル系樹脂シート４は地点ｆと地点ｇの間ではロール１、１により圧縮され配向され、ｇ地点より下流側では引抜による張力により延伸されている。
【００２０】
一対のロールの温度は、低温であると熱可塑性ポリエステル系樹脂シートが硬すぎて、引抜こうとしても先に切断されてしまうことがあり、切断されなくてもシートにボイドができて白化してしまうなどの問題があり、逆に、高温になると熱可塑性ポリエステル系樹脂シートが柔らかくなりシートを引抜く張力によりシートが切断されるので、「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度−２０℃」〜「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度＋２０℃」の温度に設定される。
【００２１】
又、一対のロールのロール間距離ｈは、延伸倍率を大きくするためには、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さｄに対する比率を小さくしなければならないが、比率を小さくしすぎるとシートを引抜く張力によりシートが切断され、大きくなると延伸倍率が小さくなり、延伸による熱可塑性ポリエステル系樹脂の配向が少なくなり引張強度、引張弾性率、耐熱性等の物性が向上しないので、一対のロールは、一対のロール間距離ｈと熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さｄの比率（一対のロール間距離ｈ／熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さｄ）は０．２〜０．８が好ましい。尚、ロール間距離ｈはロールの中心部（直径が最も小さい部分）におけるクリアランスを意味する。
【００２２】
本発明においては、非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを一対のロール間を通して一定速度で引抜延伸するのであるから、一対のロールの下流側から熱可塑性ポリエステル系樹脂シートに張力をかけて一定速度で引抜く。熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの引抜速度は、遅いと延伸倍率が小さくなり、延伸による熱可塑性ポリエステル系樹脂の配向が少なくなり引張強度、引張弾性率、耐熱性等の物性が向上せず、速すぎると延伸された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートが切断されることがあるので、１〜１０ｍ／分が好ましく、より好ましくは４〜９ｍ／分である。
【００２３】
上記引抜延伸の延伸倍率は、特に限定されるものではないが、延伸倍率が低いと、引張強度、引張弾性率に優れたシートが得られず、高くなると延伸時にシートの破断が生じやすくなるので、１．２〜８倍が好ましく、より好ましくは２〜６倍である。
【００２４】
又、引張強度、引張弾性率、耐熱性等の物性を向上させるには、熱可塑性ポリエステル系樹脂をより均一に配向させるのが好ましいので、一対のロール間を引抜くだけでなく、引抜かれた熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを加熱されている間に若干延伸するのが好ましい。従って、延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの延伸倍率が、一対のロール間距離ｈ／熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さｄより大になるように、引抜速度を上記熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの引抜速度の範囲内に設定して引抜延伸するのが好ましい。
【００２５】
又、非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを引き抜く際に、ロールは回転している必要はないが、特に熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚みが厚い場合には、せん断発熱によるロールの蓄熱に起因するシートの温度上昇が生じやすいため、引抜方向に回転させるのが好ましい。
【００２６】
ロールの回転速度が遅いと、ロールと熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの接触時間が長くなり、摩擦熱が発生し、ロール温度が上昇して、加熱された熱可塑性ポリエステル系樹脂を冷却する効果が低下し、所定の引抜延伸温度を超えてしまい、逆にロールの回転速度が早くなると、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの表面の熱可塑性ポリエステル系樹脂のみが流動し、均一に引抜延伸できなくなり、得られた引抜延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの弾性率が低下する。
【００２７】
従って、ロールの回転速度は、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを同一条件の引抜速度でロールが回転していない状態で引き抜いた際の引抜速度と実質的に同一又はそれ以下の速度が好ましい。
【００２８】
又、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さが厚い（１．５ｍｍ以上）場合は、ロールとシートとのせん断による発熱が大きくなるため、ロールの回転速度は上記引抜速度の５０〜１００％が好ましい。また、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さが薄い場合は、ロールによる冷却効果が大きいのでロールの回転速度は遅くてもよい。
【００２９】
引張強度、引張弾性率、耐熱性等の物性を向上させるために、引抜延伸された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを引抜延伸の温度より高い温度で一軸延伸してもよい。
【００３０】
引抜延伸された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートのポリエステル系樹脂は、延伸の阻害要因となる熱による等方的な結晶化及び配向が抑えられた状態で分子鎖は高度に配向しているので強度及び弾性率が優れているが結晶化度は低いので、加熱されると配向は容易に緩和され弾性率は低下してしまうという欠点を有している。
【００３１】
しかし、この引抜延伸された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、該引抜延伸の温度より高い温度で一軸延伸することにより配向が緩和されることなく結晶化度が上昇し、加熱されても配向が容易に緩和されない耐熱性の優れた延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートが得られる。
【００３２】
上記一軸延伸する方法としてはロール延伸法が好適に用いられる。ロール延伸法とは、速度の異なる２対のロール間に延伸原反を挟み、延伸原反を加熱しつつ引っ張る方法であり、一軸方向のみに強く分子配向させることができる。
【００３３】
上記一軸延伸する際の温度は、引抜延伸の温度より高い温度であればよいが、高すぎると一次延伸された熱可塑性ポリエステル系樹脂シートが溶融して切断されるので、昇温速度１０℃／ｍｉｎで測定した示差走査熱量曲線での熱可塑性ポリエステル系樹脂の結晶化ピークの立ち上がり温度〜融解ピークの立ち上がり温度の温度範囲が好ましい。
【００３４】
尚、ポリエチレンテレフタレートの結晶化ピークの立ち上がり温度は約１２０℃であり、融解ピークの立ち上がり温度は約２３０℃である。従って、ポリエチレンテレフタレートシートを一軸延伸する際は約１２０℃〜約２３０℃で一軸延伸するのが好ましい。
【００３５】
上記一軸延伸の延伸倍率は、特に限定されるものではないが、延伸倍率が低いと、引張強度、引張弾性係数等の優れたシートが得られず、高くなると延伸時にシートの破断が生じやすくなるので、１．０５〜３倍が好ましく、さらに好ましくは１．１〜２倍である。
【００３６】
又、引抜延伸と一軸延伸の総延伸倍率は、小さすぎても大きすぎても線膨張係数の絶対値が大きくなるので２〜２４倍が好ましく、より好ましくは３〜１６倍であり、更に好ましくは４〜１２倍である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明のロールの構成は上述の通りであるから、均一な厚みで均一に延伸された熱可塑性樹脂シート、特にポリエステル系樹脂シートを得ることができる。又、熱可塑性樹脂シートが広幅であっても均一な厚みで均一に延伸することができる。
【００３８】
本発明の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法の構成は上述の通りであるから、引張強度、引張弾性率、耐熱性等の優れた延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、引抜延伸により、容易且つ安定的に製造することができる。又、得られた線膨張係数の絶対値が小さいので温度の変化による伸び縮みが小さく、軽量で、耐衝撃性、耐久性、作業性等が優れており、雨樋等の外装建材として好適に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
次に、本発明の実施例を挙げて、詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００４０】
（実施例１）
ポリエチレンテレフタレート（ユニチカ社製、商品名「ＮＥＨ−２０７０」、極限粘度０．８８、ガラス転移温度は７６．７℃）を溶融押出成形した後急冷して得られた厚さ（ｄ）２．０ｍｍ、幅８０ｃｍのポリエチレンテレフタレートシート（結晶化度１．３％）を延伸装置（協和エンジニアリング社製）に供給し、８０℃に予熱した後、７４℃に加熱された一対のロール間を５ｍ／分の速度で引抜いて引抜延伸し、延伸倍率が約４倍の引抜延伸ポリエチレンテレフタレートシートを得た。
尚、ロールの形状は図１に示した通りであり、ロール端部の直径ａは５２０ｍｍ、ロール中心部の直径は５１９．８ｍｍ、ロール中心部におけるロール間隔は０．６ｍｍであった。
【００４１】
得られた引抜延伸ポリエチレンテレフタレートシートを用い、ＪＩＳ Ｋ ７１９７に準拠して線膨張係数を測定したところ−０．４×１０-5（／℃）であった。なお線膨張係数の測定は−２０℃から１００℃まで毎分５℃で昇温し、更に−２０℃まで毎分５℃で降温して行い、０℃から６０℃までの範囲で求めた。又、ＪＩＳ Ｋ ７１１３の引張試験方法に準拠して、２３℃、５０％ＲＨで引張弾性率を測定したところ８．２ＧＰａであった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のロールの一例を示すロール軸方向の断面である。
【図２】熱可塑性ポリエステル系樹脂シートがロール間を引抜延伸されている状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ ロール
２ 軸
３ 周壁
４ 熱可塑性ポリエステル系樹脂シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂シートを引抜延伸するためのロールであって、ロール端部からロール中心部に向かって直径が次第に細くなされており、ロール軸方向の断面において周壁形状が双曲線状であることを特徴とするロール。
【請求項２】
非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度−２０℃」〜「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度＋２０℃」の温度に加熱されている、一対の請求項１記載のロール間を通して一定速度で引抜延伸することを特徴とする延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
【請求項３】
非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの、示差走査熱量計で測定した結晶化度が１０％未満であることを特徴とする請求項２記載の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
【請求項４】
熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さが０．５〜５．０ｍｍであることを特徴とする請求項２又は３記載の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
【請求項５】
ロールの端部（最も太い部分）と中心部（最も細い部分）の直径の差が、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さの５〜２０％であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
【請求項６】
延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの引抜速度が１〜１０ｍ／分であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項記載の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
【請求項７】
延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの延伸倍率が、一対のロール間距離／熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さより大であることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項記載の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
【請求項８】
非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度−２０℃」〜「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度＋１０℃」の温度で予熱した後、引抜延伸することを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項記載の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
【請求項１】
熱可塑性樹脂シートを引抜延伸するためのロールであって、ロール端部からロール中心部に向かって直径が次第に細くなされており、ロール軸方向の断面において周壁形状が双曲線状であることを特徴とするロール。
【請求項２】
非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度−２０℃」〜「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度＋２０℃」の温度に加熱されている、一対の請求項１記載のロール間を通して一定速度で引抜延伸することを特徴とする延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
【請求項３】
非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの、示差走査熱量計で測定した結晶化度が１０％未満であることを特徴とする請求項２記載の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
【請求項４】
熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さが０．５〜５．０ｍｍであることを特徴とする請求項２又は３記載の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
【請求項５】
ロールの端部（最も太い部分）と中心部（最も細い部分）の直径の差が、熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さの５〜２０％であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
【請求項６】
延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの引抜速度が１〜１０ｍ／分であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項記載の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
【請求項７】
延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの延伸倍率が、一対のロール間距離／熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの厚さより大であることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項記載の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
【請求項８】
非晶状態の熱可塑性ポリエステル系樹脂シートを、「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度−２０℃」〜「該熱可塑性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度＋１０℃」の温度で予熱した後、引抜延伸することを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項記載の延伸熱可塑性ポリエステル系樹脂シートの製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２５６４０（Ｐ２００８−２５６４０Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９６３１９（Ｐ２００６−１９６３１９）
【出願日】平成１８年７月１９日（２００６．７．１９）
【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２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１９日（２００６．７．１９）
【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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