熱可塑性樹脂成形体の製造方法、及びその製造装置
【課題】延伸後の熱可塑性樹脂成形体に延伸の不均一性が生じにくい製造方法及び製造装置の提供。
【解決手段】熱可塑性樹脂組成物１２を溶融押出された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａをキャスティングドラム１８で冷却固化し、その降伏応力以下の張力で搬送しながら、熱処理装置２２内で、熱処理温度Ｔ（℃）、延伸温度Ｔｄ（℃）、熱可塑性樹脂組成物１２のガラス転移温度Ｔｇ（℃）、熱可塑性樹脂組成物１２の溶融温度Ｔｍ（℃）としたとき、Ｔｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）で示される熱処理温度Ｔ（℃）となるよう、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの少なくとも一方面から熱処理し、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔｄ（℃）＜Ｔｇ＋１００（℃）で、速度比が３〜２０倍の２本のニップローラ３０、３２により、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの搬送方向の延伸開始点から１０ｍｍ以内の範囲で、その厚さが１／２以下となるよう一方向に延伸し、熱可塑性樹脂成形体を作製する。
【解決手段】熱可塑性樹脂組成物１２を溶融押出された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａをキャスティングドラム１８で冷却固化し、その降伏応力以下の張力で搬送しながら、熱処理装置２２内で、熱処理温度Ｔ（℃）、延伸温度Ｔｄ（℃）、熱可塑性樹脂組成物１２のガラス転移温度Ｔｇ（℃）、熱可塑性樹脂組成物１２の溶融温度Ｔｍ（℃）としたとき、Ｔｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）で示される熱処理温度Ｔ（℃）となるよう、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの少なくとも一方面から熱処理し、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔｄ（℃）＜Ｔｇ＋１００（℃）で、速度比が３〜２０倍の２本のニップローラ３０、３２により、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの搬送方向の延伸開始点から１０ｍｍ以内の範囲で、その厚さが１／２以下となるよう一方向に延伸し、熱可塑性樹脂成形体を作製する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱可塑性樹脂成形体の製造方法、及びその製造装置に関し、少なくとも一方向に延伸する熱可塑性樹脂成形体の製造方法、及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置に必要とされる光学フィルムに高い光学異方性が要求される。そのため、例えば、熱可塑性樹脂フィルムを縦又は横方向に延伸することによって、熱可塑性樹脂フィルムの面内のレターデーション（Ｒｅ）と厚み方向のレターデーション（Ｒｔｈ）を発現させて、レターデーションが発現した熱可塑性樹脂フィルムを光学フィルムとして使用する（特許文献１）。
【０００３】
また、断熱性、クッション性、光透過性(又は遮光性)などの特性から、空洞含有樹脂フィルム又はシートが、例えば、電子機器の照明用部材、一般家庭照明用部材、内照看板などの部材として使用されている。このような空洞含有樹脂フィルム又はシートは、例えば、ポリエステル系樹脂フィルムの中に無機系微粒子などを含有させておき、樹脂の延伸製膜時に無機微粒子などと樹脂界面とが剥離することにより、フィルム内に空洞を形成させることで製造される（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０４２１３０号公報
【特許文献２】特許第３０６７５５７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及び２の方法では、熱可塑性樹脂組成物を製膜し、延伸することで熱可塑性樹脂成形体を製造する。そのため、製膜時にできた厚みムラ・配向ムラ・結晶ムラにより、延伸後の熱可塑性樹脂成形体に延伸の不均一性が生じる場合がある。また、フィルムが厚み方向において不均一となる場合もある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、延伸後の熱可塑性樹脂成形体に延伸の不均一性が生じにくい、熱可塑性樹脂成形体の製造方法、及びその製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、熱可塑性樹脂組成物を溶融押出する工程と、溶融押出された熱可塑性樹脂フィルムを冷却固化する工程と、冷却固化された前記熱可塑性樹脂フィルムを、その降伏応力以下の張力で搬送しながら、熱処理温度をＴ（℃）、延伸温度をＴｄ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度をＴｇ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物の溶融温度をＴｍ（℃）としたとき、Ｔｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）で示される範囲の熱処理温度Ｔ（℃）となるよう、前記熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも一方面から熱処理する工程と、熱処理された前記熱可塑性樹脂フィルムを、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔｄ（℃）＜Ｔｇ＋１００（℃）、速度比が３〜２０倍の２本のローラにより、前記熱可塑性樹脂フィルムの搬送方向の搬送方向の延伸開始点から１０ｍｍ以内の範囲で、前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さが１／２以下となるよう一方向に延伸する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
発明者は、少なくとも一方向に延伸する工程を含む熱可塑性樹脂成形体の製造方法について、延伸後の熱可塑性樹脂成形体の不均一性に注意深く観察した。そこで、鋭意検討したところ、熱可塑性樹脂フィルムを延伸する前に、（ａ）降伏応力以下の張力で搬送しながら、熱処理温度をＴ（℃）、延伸温度をＴｄ（℃）、熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度をＴｇ（℃）、熱可塑性樹脂組成物の溶融温度をＴｍ（℃）としたとき、Ｔｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）で示される範囲の熱処理温度Ｔ（℃）となるよう、前記熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも一方面から熱処理する工程と、熱処理された前記熱可塑性樹脂フィルムを、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔｄ（℃）＜Ｔｇ＋１００（℃）、速度比が３〜２０倍の２本のローラにより、熱可塑性樹脂フィルムの搬送方向のある１０ｍｍの領域で、熱可塑性樹脂フィルムの厚さが１／２以下となるよう一方向に延伸することで、延伸後の熱可塑性樹脂成形体に延伸の不均一性が生じにくいことを見出し、本発明に至った。
【０００９】
本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、前記発明において、前記熱処理工程が、前記熱可塑性樹脂フィルムの両面から熱処理することが好ましい。両面から熱可塑性樹脂フィルムを加熱することにより、フィルムの厚み方向に均一化を図ることができる。
【００１０】
本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、前記発明において、前記熱可塑性樹脂組成物が一種類の熱可塑性樹脂組成物からなることが好ましい。
【００１１】
本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、前記発明において、前記熱可塑性樹脂組成物が結晶性ポリマーであることが好ましい。
【００１２】
本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、前記発明において、前記結晶性ポリマーがポリエステル類であることが好ましい。
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造装置は、熱可塑性樹脂組成物を溶融混練する溶融押出機と、前記溶融押出機から供給された熱可塑性樹脂組成物をフィルム状に吐出するダイと、前記ダイから吐出された熱可塑性樹脂フィルムを冷却固化するキャスティングドラムと、前記キャスティングドラムから剥離された前記熱可塑性樹脂フィルムを、熱処理温度をＴ（℃）、延伸温度をＴｄ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度をＴｇ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物の溶融温度をＴｍ（℃）としたとき、Ｔｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）で示される範囲の熱処理温度Ｔ（℃）となるよう、前記熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも一方面から熱処理する熱処理装置と、前記熱可塑性樹脂フィルムを、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔｄ（℃）＜Ｔｇ＋１００（℃）で、搬送方向の延伸開始点から１０ｍｍ以内の領域で、前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さが１／２以下となるよう延伸する、速度比が３〜２０倍の２本のローラを備える延伸機と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の製造装置よれば、延伸後の熱可塑性樹脂成形体に延伸の不均一性が生じにくい熱可塑性樹脂成形体を製造することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法及びその製造装置によれば、延伸後の熱可塑性樹脂成形体に延伸の不均一性が生じにくい熱可塑性樹脂成形体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造ラインを示す構成図。
【図２】熱可塑性樹脂組フィルムの応力−歪み曲線を示すグラフ。
【図３】縦延伸による厚み方向のネックインを示す説明図。
【図４】実施例の結果を示す表図。
【図５】ポリブチレンテレフタレートの応力−歪み曲線を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。従って、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。また、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を含む範囲を意味する。
【００１８】
以下、本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法、及び製造装置について説明する。図１は、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造ライン１０の一例を示した構成図である。製造ライン１０は、熱可塑性樹脂組成物１２を溶融混練する溶融押出機１４と、溶融押出機１４から熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを吐出するダイ１６と、ダイ１６から吐出された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを冷却固化するキャスティングドラム１８と、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを剥離する剥離ローラ２０と、剥離ローラ２０の下流に配置された熱処理装置２２と、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを搬送方向に延伸する縦延伸機２４と、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを幅方向に延伸する横延伸機２６と、延伸された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを巻き取る巻取機２８と、を備える。
【００１９】
溶融押出機１４は、熱可塑性樹脂組成物１２を溶融、混練させて、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物１２をダイ１６に送る装置である。溶融押出機１４は、シリンダと、シリンダ内に取り付けられたスクリューを備える。スクリューは単軸であっても、二軸であっても良い。
【００２０】
ダイ１６は溶融された熱可塑性樹脂組成物１２をフィルム状にしてキャスティングドラム１８に供給する。次に、キャスティングドラム１８は、ダイ１６から吐出された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを冷却固化する。本実施の形態において、一本のキャスティングドラム１８によって、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａが冷却固化されるが、これに限定されず、キャスティングドラムとその下流に設置された冷却ロールによって、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを冷却固化することができる。キャスティングドラム１８の表面材質として、ハードクロムメッキが使用でき、鏡面仕上げが好ましい。
【００２１】
剥離ローラ２０は、キャスティングドラム１８に対向配置されたローラである。剥離ローラ２０は、冷却固化された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを巻き掛けることにより、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａをキャスティングドラム１８から剥離する。剥離ローラ２０の表面材質としては、ハードクロムメッキや鏡面仕上げを採用できる。
【００２２】
熱処理装置２２は、剥離ローラ２０によりキャスティングドラム１８から剥離された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを加熱するための装置である。熱処理装置２２は、その内部に、例えば、熱風、赤外線、温浴、スチーム、又は加熱ロール方式、又はこれらを組み合わせた加熱方式の加熱手段を備える。これらの加熱手段が、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを一方面、又は両面から熱処理する。
【００２３】
縦延伸機２４は、一対のローラ３０Ａ、３０Ｂから成る第一のニップローラ３０と、一対のローラ３２Ａ、３２Ｂから成る第二のニップローラ３２と、第一のニップローラ３０と第二のニップローラ３２との間に配置されたヒータ３４を備える。縦延伸機２４は、周速の異なる第一のニップローラ３０と第二のニップローラ３２間を、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを通過させることにより、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを搬送方向（縦方向）に延伸する。第二のニップローラ３２の周速度Ｖ２は、第一のニップローラ３０の周速度Ｖ１と比較して、速い周速度で回転するよう構成される。その速度比は３≦Ｖ２／Ｖ１≦２０であることが好ましく、より好ましくは、４≦Ｖ２／Ｖ１≦１５の範囲である。
【００２４】
ヒータ３４として、例えば赤外線、熱風、ハロゲン、プレート、セラミック、レーザー方式のヒータを採用することができる。ヒータ３４により、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａは所望の縦延伸温度Ｔｄまで加熱される。本実施の形態では、ヒータ３４が第一のニップローラ３０と第二のニップローラ３２に間に配置されているが、ヒータ３４を第一のニップローラ３０の上流で、熱処理装置２２の下流にも配置することができる。
【００２５】
横延伸機２６は、所定のピッチで取り付けられた複数のクリップ（不図示）を備える。クリップは熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの幅方向の端部を把持する部材である。対向するクリップ間の間隔は、搬送方向の上流側から下流側にかけて幅広となるよう構成される。これにより、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａは幅方向に延伸される。横延伸機２６は、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを所望の横延伸温度Ｔ４まで加熱するヒータ（不図示）を備える。
【００２６】
巻取機２８は、横延伸された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを熱可塑性樹脂成形体１のフィルムロールに巻き取る装置である。
【００２７】
次に、製造ライン１０を使用した熱可塑性樹脂成形体の製造方法について説明する。図示しないホッパから溶融押出機１４に熱可塑性樹脂組成物１２が供給される。溶融押出機１４によって溶融押出しされた熱可塑性樹脂組成物１２は、配管４０を介してダイ１６に送られる。溶融押出機１４とダイ１６の間にギアポンプ及びフィルタを設けることができる。
【００２８】
ダイ１６の吐出口から押し出された直後の熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの温度Ｔ１（℃）は、（Ｔｍ−１０）（℃）≦Ｔ１≦（Ｔｍ＋５０）（℃）を満足することが好ましい。より好ましくは、（Ｔｍ）（℃）≦Ｔ１≦（Ｔｍ＋３０）（℃）の範囲である。Ｔｍ（℃）は熱可塑性樹脂組成物１２の融点を意味する。ダイ１６から吐出される熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの吐出圧は１０％以内の変動範囲に制御されることが好ましい。
【００２９】
次に、ダイ１６から吐出された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａは回転するキャスティングドラム１８に供給される。キャスティングドラム１８のローラ表面温度Ｔ２は、Ｔ２≦（Ｔｇ＋３０）（℃）を満足することが好ましい。より好ましくは、Ｔ１≦（Ｔｇ＋２０）（℃）の範囲である。熱可塑性樹脂フィルム１２Ａはキャスティングドラム１８上で冷却固化される。ダイ１６先端からキャスティングドラム１８周面までの距離であるエアギャップは２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下が好ましく、４０ｍｍ以上１４０ｍｍ以下がより好ましい。エアギャップが２０ｍｍ未満では、フィルム面に横段状ムラや縦スジが発生し易くなる。逆に、エアギャップが３００ｍｍを超えると、膜揺れを起こし厚みムラとなる。
【００３０】
キャスティングドラムとその下流に設置された冷却ロールによって多段冷却する場合、温度条件として、フィルム搬送方向の上流側から順に、ローラ表面温度が低くなるように設定することが好ましい。
【００３１】
次いで、剥離ローラ２０によりキャスティングドラム１８から剥離された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａが熱処理装置２２に搬送される。熱処理装置２２内で、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａは、熱処理温度をＴ（℃）、熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度をＴｇ（℃）、熱可塑性樹脂組成物の溶融温度をＴｍ（℃）、延伸温度をＴｄ（℃）としたとき、延伸温度ＴｄをＴｇ−１０（℃）≦Ｔｄ≦Ｔｇ＋１００（℃）とし、熱処理温度ＴをＴｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）で示される範囲の熱処理温度Ｔ（℃）となるよう、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの少なくとも一方面から熱処理される。なお、フィルムの厚み方向の均一化の理由から熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを両面から熱処理することが好ましい。
【００３２】
また、本発明において、熱処理装置２２内で熱処理時に延伸が起こらないよう、熱可塑性樹脂フィルムを降伏応力以下の張力で搬送する必要がある。ここで、熱可塑性樹脂フィルムの降伏応力とは、ＪＩＳ Ｋ７１２７やＪＩＳ Ｋ７１６１による引張試験で得られる応力―歪曲線において、図２の曲線Ａに示すように降伏する場合はその点ａでの応力を意味する。また、図２の曲線Ｂに示すように降伏を起こさない場合は、曲線Ｂに引いた２本の接線の交点ｂでの応力を意味する。ここで、２本の接線とは、曲線Ｂのような場合は伸び10％以内で一番初めに大きく傾きが変わる点の前後での接線を意味する。
【００３３】
熱処理された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａが、縦延伸機２４に搬送される。縦延伸機２４に設けられた周速度の異なる第一のニップローラ３０と第二のニップローラ３２により、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａが搬送方向（縦方向）に延伸される。第二のニップローラ３２の周速度Ｖ２と第一のニップローラ３０の周速度Ｖ１は、その速度比は３≦Ｖ２／Ｖ１≦２０となるよう設定される。これにより、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａが、延伸倍率３〜２０倍で、縦方向に延伸される。
【００３４】
熱可塑性樹脂フィルム１２Ａは、ヒータ３４により、加熱される。縦延伸温度をＴｄ（℃）は、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔｄ（℃）≦（Ｔｇ＋１００）（℃）で示される範囲の延伸温度Ｔ（℃）で延伸することが好ましく、（Ｔｇ−５）（℃）≦Ｔｄ（℃）≦（Ｔｇ＋５０）（℃）で示される範囲の延伸温度Ｔ（℃）で延伸することがより好ましく、（Ｔｇ）（℃）≦Ｔｄ（℃）≦（Ｔｇ＋５０）（℃）で示される範囲の延伸温度Ｔ（℃）で延伸することが特に好ましい。
【００３５】
本発明において、縦延伸した後の熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの厚み方向のネックイン量は、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの搬送方向の延伸開始点から１０ｍｍ範囲内の領域で、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの厚さが１／２以下であることが必要となる。具体的には、図３に示すように、縦延伸前の熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの厚さｄ１、延伸後の厚さをｄ２としたとき、搬送方向のある範囲Ｌ内（１０ｍｍ以内）で、ｄ２／ｄ１≦１／２を満たすように、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａが急激に縦延伸される。
【００３６】
上述の急激な縦延伸が実現できる範囲において、第一のニップローラ３０と第二のニップローラ３２の間隙を適宜選択することができる。
【００３７】
熱可塑性樹脂成形体の製造方法では、熱可塑性樹脂成形体に機能を付与する点で、延伸工程が重要となる。例えば、光学フィルムは、延伸工程によりレターデーションが発現する。また、空洞含有樹脂フィルム又はシートは、延伸工程により空洞（ボイド）が発現する。これにより、３体積％以上５０体積％以下の空洞含有率の熱可塑性樹脂形成体が製造される。
【００３８】
縦延伸機２４で縦延伸された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａは、必要に応じてフィルムの幅方向の端部を横延伸機２６のクリップにより把持され、横延伸される。熱可塑性樹脂フィルム１２Ａは、横延伸機２６のヒータ（不図示）により、加熱される。このとき横延伸温度Ｔ４（℃）は、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔ４≦（Ｔｍ−５）（℃）を満足することが好ましい。より好ましくは、（Ｔｇ＋５）（℃）≦Ｔ４≦（Ｔｍ−２０）（℃）の範囲である。
【００３９】
横延伸機２６により横延伸された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａは巻取機２８送られる。巻取機２８により熱可塑性樹脂成形体１のフィルムロールとして巻き取られる。横延伸倍率は縦延伸同様、フィルムに要求される特性によって選ばれるが、横延伸倍率１．１〜５倍になるよう横方向に延伸される。なお、縦延伸のみを行った熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを横延伸機２６に供さず、巻取機２８によりフィルムロールとして巻き取っても良い。
【００４０】
本発明で用いられる熱可塑性樹脂組成物は、所望の光学特性や空洞を発現する限り特に限定されない。溶融押出法を利用して作製する場合は、溶融押出し成形性が良好な材料を利用するのが好ましく、その観点では、環状オレフィン類、セルロースアシレート類、ポリカーボネート類、ポリエステル類、透明ポリエチレン、透明ポリプロピレン等のポリオレフィン類（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−シクロオレフィン共重合体、ポリブテン−１、ポリ４−メチルペンテン−１など）、ポリアリレート類、ポリスルホン類、ポリエーテルスルホン類、マレイミド系共重合体類、透明ナイロン類、透明フッ素樹脂類、透明フェノキシ類、ポリエーテルイミド類、ポリスチレン類、アクリル系共重合体類、スチレン系共重合体類、ポリアミド類（ＰＡ）（例えば、ナイロン−６など）、ポリアセタール類（ＰＯＭ）、ポリエステル類（例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＴＴ、ＰＢＴ、ＰＰＴ、ＰＨＴ、ＰＢＮ、ＰＥＳ、ＰＢＳなど）、シンジオタクチック・ポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド類（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン類（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー類（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、などを選択するのが好ましい。１種の当該樹脂を含有していてもよいし、互いに異なる２種以上の当該樹脂を含有していてもよい。
【００４１】
また、熱可塑性樹脂組成物に、その他の成分として酸化防止剤、ＵＶ吸収剤、核剤等の添加物を目的に応じて適宜選択することができる。
【００４２】
上述したように、溶融押出機１４、ダイ１６、キャスティングドラム１８、熱処理装置２２、及び縦延伸機２４を経て製造された本発明に係る熱可塑性樹脂成形体１は、延伸後の熱可塑性樹脂成形体１に延伸の不均一性がほとんど生じない。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をより詳細に説明する。
【００４４】
（実施例１）
ＰＢＴ１（ポリプラスチックス社製。ポリブチレンテレフタレート１００％樹脂：ガラス転移温度Ｔｇは３０℃、溶融温度Ｔｍは２２３℃、）を、溶融押出機を用いて２４５℃でダイから押し出し、５３℃のキャスティングドラムで冷却固化させて、厚さ約２３０μｍの原反となる熱可塑性樹脂フィルムを得た。ＰＢＴ１の応力−歪み（伸び）曲線を図５に示す。図５から明らかなように降伏応力は約６０Ｍｐａである。
【００４５】
なお、前記熱可塑性樹脂フィルムを熱処理装置内で、応力（張力）１０ＭＰａを加えながら搬送し、２１８℃の温度で両面から熱処理し、その後、速度比が６倍の２個のニップローラ（縦延伸機）により縦方向に延伸し、熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比を０．１７：１とした。延伸温度Ｔｄは７０℃であった。
【００４６】
（実施例２）
実施例１において、熱可塑性樹脂フィルムを熱処理装置内で応力（張力）５０ＭＰａを加えながら搬送し、２５℃の温度で両面から熱処理したこと以外は、実施例１と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比を０．１７：１とした。延伸温度Ｔｄは２０℃であった。
【００４７】
（実施例３）
実施例１において、熱可塑性樹脂フィルムを熱処理装置内で応力（張力）４２ＭＰａを加えながら搬送し、４０℃の温度で両面から熱処理し、その後、速度比が４倍の２個のニップローラにより縦方向に延伸した以外は、実施例１と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比を０．２９：１とした。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００４８】
（実施例４）
実施例３において、熱可塑性樹脂フィルムを速度比が１８倍の２個のニップローラにより縦方向に延伸した以外は、実施例３と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比を０．０６：１とした。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００４９】
（実施例５）
実施例３において、熱可塑性樹脂フィルムを熱処理装置内で片面から熱処理し、その後、速度比が６倍の２個のニップローラにより縦方向に延伸した以外は、実施例３と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比を０．１７：１とした。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００５０】
（実施例６）
実施例３において、熱可塑性樹脂フィルムを速度比が３倍の２個のニップローラにより縦方向に延伸した以外は、実施例３と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比を０．４７：１とした。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００５１】
（比較例１）
実施例１において、熱処理を行なわなかった以外は、実施例１と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比を０．１７：１とした。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００５２】
（比較例２）
実施例１において、熱可塑性樹脂フィルムを熱処理装置内で応力（張力）５２ＭＰａを加えながら搬送し、１０℃の温度で両面から熱処理したこと以外は、実施例１と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比を０．１７：１とした。延伸温度Ｔｄは２０℃であった。
【００５３】
（比較例３）
実施例１において、熱可塑性樹脂フィルムを熱処理装置内で２４０℃の温度で両面から熱処理したところ、熱可塑性樹脂フィルムが溶断した。
【００５４】
（比較例４）
実施例１において、熱可塑性樹脂フィルムを熱処理装置内で応力（張力）７０ＭＰａを加えながら搬送し、４０℃の温度で両面から熱処理したところ、縦延伸において、熱可塑性樹脂フィルムが破断した。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００５５】
（比較例５）
実施例３において、熱可塑性樹脂フィルムを速度比が２．５倍の２個のニップローラにより縦方向に延伸した以外は、実施例３と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、全く延伸されない場合と設定以上の延伸倍率に延伸される場合が混在した。その結果、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比は、１：１（未延伸）や０．２６：１となった。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００５６】
（比較例６）
実施例３において、熱可塑性樹脂フィルムを速度比が２０．５倍の２個のニップローラにより縦方向に延伸した以外は、実施例３と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、熱可塑性樹脂フィルムが破断した。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００５７】
（比較例７）
実施例３において、熱可塑性樹脂フィルムを速度比が６倍の２個のニップローラにより縦方向に延伸し、縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと原反の厚みとの比を０．８０：１とした以外は、実施例３と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００５８】
（評価方法）
実施例１〜６、比較例１、２、５及び７で得られた熱可塑性樹脂成形体について、厚みムラを測定し、評価を行なった。厚みムラが２％以下を◎、２％より大きく４％以下を○、４％より大きく６％以下を△、６％より大きいものを×とした。なお、厚みムラの測定はアンリツ社製フィルムシックネステスタＫＧ６０１Ｂで行なった。比較例３、４、及び６について、製作過程で溶断、又は破断したため厚みムラの評価を行なっていない。したがって、評価を×とした。
【００５９】
（評価結果）
図４は、実施例１〜６と比較例１〜７に関して、製造条件とその評価の結果を一覧表にまとめたものである。実施例１〜６は、（ａ）熱処理温度をＴ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度をＴｇ（℃）、延伸温度をＴｄ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物の溶融温度をＴｍ（℃）としたとき、Ｔｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）で示される範囲の熱処理温度Ｔ（℃）となるよう、前記熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも一方面から加熱して熱処理し、（ｂ）熱処理された前記熱可塑性樹脂フィルムを、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔｄ（℃）＜Ｔｇ＋１００（℃）で、速度比が３〜２０倍の２本のローラにより、前記熱可塑性樹脂フィルムの搬送方向の延伸開始点から１０ｍｍ以内の範囲で、前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さが１／２以下となるよう一方向に延伸しているので、全て△以上の評価を得た。図４から、熱処理を片面から行なうより両面から行なうほうが、厚みムラが小さいころが理解できる。また、ローラの速度比が２０倍に近いほうが、厚みムラが小さいことが理解できる。
【００６０】
一方、比較例１は、延伸前に熱処理を行なっていないので、厚みムラが大きかった。比較例２は、熱処理温度ＴがＴｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）を満たさないため、熱処理効果が少なく厚みムラが大きいままであった。比較例３は、熱処理温度がＴｍ以上であるため、熱処理時に溶断した。比較例４は、熱処理時の応力が降伏応力以上であるため、熱処理時に部分的に延伸され、厚みムラが増大し、急激な延伸を行ったときに破断した。比較例５は、ローラの速度比が３倍より小さいため、延伸後において延伸部分と未延伸部分が混在し厚みムラが大きかった。比較例６は、ローラの速度比が２０倍より大きいため、延伸時に破断した。比較例７は、延伸が急激な延伸を伴わないため、厚みムラが大きかった。
【符号の説明】
【００６１】
１…熱可塑性樹脂成形体、１０…製造ライン、１２…熱可塑性樹脂組成物、１２A…熱可塑性樹脂フィルム、１４…溶融押出機、１６…ダイ、１８…キャスティングドラム、２０…剥離ローラ、２２…熱処理装置、２４…縦延伸機、２６…横延伸機、２８…巻取機、３０…第一のニップローラ、３２…第二のニップローラ、３４…ヒータ、４０…配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱可塑性樹脂成形体の製造方法、及びその製造装置に関し、少なくとも一方向に延伸する熱可塑性樹脂成形体の製造方法、及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置に必要とされる光学フィルムに高い光学異方性が要求される。そのため、例えば、熱可塑性樹脂フィルムを縦又は横方向に延伸することによって、熱可塑性樹脂フィルムの面内のレターデーション（Ｒｅ）と厚み方向のレターデーション（Ｒｔｈ）を発現させて、レターデーションが発現した熱可塑性樹脂フィルムを光学フィルムとして使用する（特許文献１）。
【０００３】
また、断熱性、クッション性、光透過性(又は遮光性)などの特性から、空洞含有樹脂フィルム又はシートが、例えば、電子機器の照明用部材、一般家庭照明用部材、内照看板などの部材として使用されている。このような空洞含有樹脂フィルム又はシートは、例えば、ポリエステル系樹脂フィルムの中に無機系微粒子などを含有させておき、樹脂の延伸製膜時に無機微粒子などと樹脂界面とが剥離することにより、フィルム内に空洞を形成させることで製造される（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０４２１３０号公報
【特許文献２】特許第３０６７５５７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及び２の方法では、熱可塑性樹脂組成物を製膜し、延伸することで熱可塑性樹脂成形体を製造する。そのため、製膜時にできた厚みムラ・配向ムラ・結晶ムラにより、延伸後の熱可塑性樹脂成形体に延伸の不均一性が生じる場合がある。また、フィルムが厚み方向において不均一となる場合もある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、延伸後の熱可塑性樹脂成形体に延伸の不均一性が生じにくい、熱可塑性樹脂成形体の製造方法、及びその製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、熱可塑性樹脂組成物を溶融押出する工程と、溶融押出された熱可塑性樹脂フィルムを冷却固化する工程と、冷却固化された前記熱可塑性樹脂フィルムを、その降伏応力以下の張力で搬送しながら、熱処理温度をＴ（℃）、延伸温度をＴｄ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度をＴｇ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物の溶融温度をＴｍ（℃）としたとき、Ｔｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）で示される範囲の熱処理温度Ｔ（℃）となるよう、前記熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも一方面から熱処理する工程と、熱処理された前記熱可塑性樹脂フィルムを、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔｄ（℃）＜Ｔｇ＋１００（℃）、速度比が３〜２０倍の２本のローラにより、前記熱可塑性樹脂フィルムの搬送方向の搬送方向の延伸開始点から１０ｍｍ以内の範囲で、前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さが１／２以下となるよう一方向に延伸する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
発明者は、少なくとも一方向に延伸する工程を含む熱可塑性樹脂成形体の製造方法について、延伸後の熱可塑性樹脂成形体の不均一性に注意深く観察した。そこで、鋭意検討したところ、熱可塑性樹脂フィルムを延伸する前に、（ａ）降伏応力以下の張力で搬送しながら、熱処理温度をＴ（℃）、延伸温度をＴｄ（℃）、熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度をＴｇ（℃）、熱可塑性樹脂組成物の溶融温度をＴｍ（℃）としたとき、Ｔｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）で示される範囲の熱処理温度Ｔ（℃）となるよう、前記熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも一方面から熱処理する工程と、熱処理された前記熱可塑性樹脂フィルムを、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔｄ（℃）＜Ｔｇ＋１００（℃）、速度比が３〜２０倍の２本のローラにより、熱可塑性樹脂フィルムの搬送方向のある１０ｍｍの領域で、熱可塑性樹脂フィルムの厚さが１／２以下となるよう一方向に延伸することで、延伸後の熱可塑性樹脂成形体に延伸の不均一性が生じにくいことを見出し、本発明に至った。
【０００９】
本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、前記発明において、前記熱処理工程が、前記熱可塑性樹脂フィルムの両面から熱処理することが好ましい。両面から熱可塑性樹脂フィルムを加熱することにより、フィルムの厚み方向に均一化を図ることができる。
【００１０】
本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、前記発明において、前記熱可塑性樹脂組成物が一種類の熱可塑性樹脂組成物からなることが好ましい。
【００１１】
本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、前記発明において、前記熱可塑性樹脂組成物が結晶性ポリマーであることが好ましい。
【００１２】
本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、前記発明において、前記結晶性ポリマーがポリエステル類であることが好ましい。
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造装置は、熱可塑性樹脂組成物を溶融混練する溶融押出機と、前記溶融押出機から供給された熱可塑性樹脂組成物をフィルム状に吐出するダイと、前記ダイから吐出された熱可塑性樹脂フィルムを冷却固化するキャスティングドラムと、前記キャスティングドラムから剥離された前記熱可塑性樹脂フィルムを、熱処理温度をＴ（℃）、延伸温度をＴｄ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度をＴｇ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物の溶融温度をＴｍ（℃）としたとき、Ｔｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）で示される範囲の熱処理温度Ｔ（℃）となるよう、前記熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも一方面から熱処理する熱処理装置と、前記熱可塑性樹脂フィルムを、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔｄ（℃）＜Ｔｇ＋１００（℃）で、搬送方向の延伸開始点から１０ｍｍ以内の領域で、前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さが１／２以下となるよう延伸する、速度比が３〜２０倍の２本のローラを備える延伸機と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の製造装置よれば、延伸後の熱可塑性樹脂成形体に延伸の不均一性が生じにくい熱可塑性樹脂成形体を製造することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法及びその製造装置によれば、延伸後の熱可塑性樹脂成形体に延伸の不均一性が生じにくい熱可塑性樹脂成形体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造ラインを示す構成図。
【図２】熱可塑性樹脂組フィルムの応力−歪み曲線を示すグラフ。
【図３】縦延伸による厚み方向のネックインを示す説明図。
【図４】実施例の結果を示す表図。
【図５】ポリブチレンテレフタレートの応力−歪み曲線を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。従って、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。また、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を含む範囲を意味する。
【００１８】
以下、本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法、及び製造装置について説明する。図１は、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造ライン１０の一例を示した構成図である。製造ライン１０は、熱可塑性樹脂組成物１２を溶融混練する溶融押出機１４と、溶融押出機１４から熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを吐出するダイ１６と、ダイ１６から吐出された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを冷却固化するキャスティングドラム１８と、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを剥離する剥離ローラ２０と、剥離ローラ２０の下流に配置された熱処理装置２２と、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを搬送方向に延伸する縦延伸機２４と、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを幅方向に延伸する横延伸機２６と、延伸された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを巻き取る巻取機２８と、を備える。
【００１９】
溶融押出機１４は、熱可塑性樹脂組成物１２を溶融、混練させて、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物１２をダイ１６に送る装置である。溶融押出機１４は、シリンダと、シリンダ内に取り付けられたスクリューを備える。スクリューは単軸であっても、二軸であっても良い。
【００２０】
ダイ１６は溶融された熱可塑性樹脂組成物１２をフィルム状にしてキャスティングドラム１８に供給する。次に、キャスティングドラム１８は、ダイ１６から吐出された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを冷却固化する。本実施の形態において、一本のキャスティングドラム１８によって、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａが冷却固化されるが、これに限定されず、キャスティングドラムとその下流に設置された冷却ロールによって、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを冷却固化することができる。キャスティングドラム１８の表面材質として、ハードクロムメッキが使用でき、鏡面仕上げが好ましい。
【００２１】
剥離ローラ２０は、キャスティングドラム１８に対向配置されたローラである。剥離ローラ２０は、冷却固化された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを巻き掛けることにより、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａをキャスティングドラム１８から剥離する。剥離ローラ２０の表面材質としては、ハードクロムメッキや鏡面仕上げを採用できる。
【００２２】
熱処理装置２２は、剥離ローラ２０によりキャスティングドラム１８から剥離された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを加熱するための装置である。熱処理装置２２は、その内部に、例えば、熱風、赤外線、温浴、スチーム、又は加熱ロール方式、又はこれらを組み合わせた加熱方式の加熱手段を備える。これらの加熱手段が、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを一方面、又は両面から熱処理する。
【００２３】
縦延伸機２４は、一対のローラ３０Ａ、３０Ｂから成る第一のニップローラ３０と、一対のローラ３２Ａ、３２Ｂから成る第二のニップローラ３２と、第一のニップローラ３０と第二のニップローラ３２との間に配置されたヒータ３４を備える。縦延伸機２４は、周速の異なる第一のニップローラ３０と第二のニップローラ３２間を、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを通過させることにより、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを搬送方向（縦方向）に延伸する。第二のニップローラ３２の周速度Ｖ２は、第一のニップローラ３０の周速度Ｖ１と比較して、速い周速度で回転するよう構成される。その速度比は３≦Ｖ２／Ｖ１≦２０であることが好ましく、より好ましくは、４≦Ｖ２／Ｖ１≦１５の範囲である。
【００２４】
ヒータ３４として、例えば赤外線、熱風、ハロゲン、プレート、セラミック、レーザー方式のヒータを採用することができる。ヒータ３４により、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａは所望の縦延伸温度Ｔｄまで加熱される。本実施の形態では、ヒータ３４が第一のニップローラ３０と第二のニップローラ３２に間に配置されているが、ヒータ３４を第一のニップローラ３０の上流で、熱処理装置２２の下流にも配置することができる。
【００２５】
横延伸機２６は、所定のピッチで取り付けられた複数のクリップ（不図示）を備える。クリップは熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの幅方向の端部を把持する部材である。対向するクリップ間の間隔は、搬送方向の上流側から下流側にかけて幅広となるよう構成される。これにより、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａは幅方向に延伸される。横延伸機２６は、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを所望の横延伸温度Ｔ４まで加熱するヒータ（不図示）を備える。
【００２６】
巻取機２８は、横延伸された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを熱可塑性樹脂成形体１のフィルムロールに巻き取る装置である。
【００２７】
次に、製造ライン１０を使用した熱可塑性樹脂成形体の製造方法について説明する。図示しないホッパから溶融押出機１４に熱可塑性樹脂組成物１２が供給される。溶融押出機１４によって溶融押出しされた熱可塑性樹脂組成物１２は、配管４０を介してダイ１６に送られる。溶融押出機１４とダイ１６の間にギアポンプ及びフィルタを設けることができる。
【００２８】
ダイ１６の吐出口から押し出された直後の熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの温度Ｔ１（℃）は、（Ｔｍ−１０）（℃）≦Ｔ１≦（Ｔｍ＋５０）（℃）を満足することが好ましい。より好ましくは、（Ｔｍ）（℃）≦Ｔ１≦（Ｔｍ＋３０）（℃）の範囲である。Ｔｍ（℃）は熱可塑性樹脂組成物１２の融点を意味する。ダイ１６から吐出される熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの吐出圧は１０％以内の変動範囲に制御されることが好ましい。
【００２９】
次に、ダイ１６から吐出された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａは回転するキャスティングドラム１８に供給される。キャスティングドラム１８のローラ表面温度Ｔ２は、Ｔ２≦（Ｔｇ＋３０）（℃）を満足することが好ましい。より好ましくは、Ｔ１≦（Ｔｇ＋２０）（℃）の範囲である。熱可塑性樹脂フィルム１２Ａはキャスティングドラム１８上で冷却固化される。ダイ１６先端からキャスティングドラム１８周面までの距離であるエアギャップは２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下が好ましく、４０ｍｍ以上１４０ｍｍ以下がより好ましい。エアギャップが２０ｍｍ未満では、フィルム面に横段状ムラや縦スジが発生し易くなる。逆に、エアギャップが３００ｍｍを超えると、膜揺れを起こし厚みムラとなる。
【００３０】
キャスティングドラムとその下流に設置された冷却ロールによって多段冷却する場合、温度条件として、フィルム搬送方向の上流側から順に、ローラ表面温度が低くなるように設定することが好ましい。
【００３１】
次いで、剥離ローラ２０によりキャスティングドラム１８から剥離された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａが熱処理装置２２に搬送される。熱処理装置２２内で、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａは、熱処理温度をＴ（℃）、熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度をＴｇ（℃）、熱可塑性樹脂組成物の溶融温度をＴｍ（℃）、延伸温度をＴｄ（℃）としたとき、延伸温度ＴｄをＴｇ−１０（℃）≦Ｔｄ≦Ｔｇ＋１００（℃）とし、熱処理温度ＴをＴｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）で示される範囲の熱処理温度Ｔ（℃）となるよう、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの少なくとも一方面から熱処理される。なお、フィルムの厚み方向の均一化の理由から熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを両面から熱処理することが好ましい。
【００３２】
また、本発明において、熱処理装置２２内で熱処理時に延伸が起こらないよう、熱可塑性樹脂フィルムを降伏応力以下の張力で搬送する必要がある。ここで、熱可塑性樹脂フィルムの降伏応力とは、ＪＩＳ Ｋ７１２７やＪＩＳ Ｋ７１６１による引張試験で得られる応力―歪曲線において、図２の曲線Ａに示すように降伏する場合はその点ａでの応力を意味する。また、図２の曲線Ｂに示すように降伏を起こさない場合は、曲線Ｂに引いた２本の接線の交点ｂでの応力を意味する。ここで、２本の接線とは、曲線Ｂのような場合は伸び10％以内で一番初めに大きく傾きが変わる点の前後での接線を意味する。
【００３３】
熱処理された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａが、縦延伸機２４に搬送される。縦延伸機２４に設けられた周速度の異なる第一のニップローラ３０と第二のニップローラ３２により、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａが搬送方向（縦方向）に延伸される。第二のニップローラ３２の周速度Ｖ２と第一のニップローラ３０の周速度Ｖ１は、その速度比は３≦Ｖ２／Ｖ１≦２０となるよう設定される。これにより、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａが、延伸倍率３〜２０倍で、縦方向に延伸される。
【００３４】
熱可塑性樹脂フィルム１２Ａは、ヒータ３４により、加熱される。縦延伸温度をＴｄ（℃）は、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔｄ（℃）≦（Ｔｇ＋１００）（℃）で示される範囲の延伸温度Ｔ（℃）で延伸することが好ましく、（Ｔｇ−５）（℃）≦Ｔｄ（℃）≦（Ｔｇ＋５０）（℃）で示される範囲の延伸温度Ｔ（℃）で延伸することがより好ましく、（Ｔｇ）（℃）≦Ｔｄ（℃）≦（Ｔｇ＋５０）（℃）で示される範囲の延伸温度Ｔ（℃）で延伸することが特に好ましい。
【００３５】
本発明において、縦延伸した後の熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの厚み方向のネックイン量は、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの搬送方向の延伸開始点から１０ｍｍ範囲内の領域で、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの厚さが１／２以下であることが必要となる。具体的には、図３に示すように、縦延伸前の熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの厚さｄ１、延伸後の厚さをｄ２としたとき、搬送方向のある範囲Ｌ内（１０ｍｍ以内）で、ｄ２／ｄ１≦１／２を満たすように、熱可塑性樹脂フィルム１２Ａが急激に縦延伸される。
【００３６】
上述の急激な縦延伸が実現できる範囲において、第一のニップローラ３０と第二のニップローラ３２の間隙を適宜選択することができる。
【００３７】
熱可塑性樹脂成形体の製造方法では、熱可塑性樹脂成形体に機能を付与する点で、延伸工程が重要となる。例えば、光学フィルムは、延伸工程によりレターデーションが発現する。また、空洞含有樹脂フィルム又はシートは、延伸工程により空洞（ボイド）が発現する。これにより、３体積％以上５０体積％以下の空洞含有率の熱可塑性樹脂形成体が製造される。
【００３８】
縦延伸機２４で縦延伸された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａは、必要に応じてフィルムの幅方向の端部を横延伸機２６のクリップにより把持され、横延伸される。熱可塑性樹脂フィルム１２Ａは、横延伸機２６のヒータ（不図示）により、加熱される。このとき横延伸温度Ｔ４（℃）は、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔ４≦（Ｔｍ−５）（℃）を満足することが好ましい。より好ましくは、（Ｔｇ＋５）（℃）≦Ｔ４≦（Ｔｍ−２０）（℃）の範囲である。
【００３９】
横延伸機２６により横延伸された熱可塑性樹脂フィルム１２Ａは巻取機２８送られる。巻取機２８により熱可塑性樹脂成形体１のフィルムロールとして巻き取られる。横延伸倍率は縦延伸同様、フィルムに要求される特性によって選ばれるが、横延伸倍率１．１〜５倍になるよう横方向に延伸される。なお、縦延伸のみを行った熱可塑性樹脂フィルム１２Ａを横延伸機２６に供さず、巻取機２８によりフィルムロールとして巻き取っても良い。
【００４０】
本発明で用いられる熱可塑性樹脂組成物は、所望の光学特性や空洞を発現する限り特に限定されない。溶融押出法を利用して作製する場合は、溶融押出し成形性が良好な材料を利用するのが好ましく、その観点では、環状オレフィン類、セルロースアシレート類、ポリカーボネート類、ポリエステル類、透明ポリエチレン、透明ポリプロピレン等のポリオレフィン類（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−シクロオレフィン共重合体、ポリブテン−１、ポリ４−メチルペンテン−１など）、ポリアリレート類、ポリスルホン類、ポリエーテルスルホン類、マレイミド系共重合体類、透明ナイロン類、透明フッ素樹脂類、透明フェノキシ類、ポリエーテルイミド類、ポリスチレン類、アクリル系共重合体類、スチレン系共重合体類、ポリアミド類（ＰＡ）（例えば、ナイロン−６など）、ポリアセタール類（ＰＯＭ）、ポリエステル類（例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＴＴ、ＰＢＴ、ＰＰＴ、ＰＨＴ、ＰＢＮ、ＰＥＳ、ＰＢＳなど）、シンジオタクチック・ポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド類（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン類（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー類（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、などを選択するのが好ましい。１種の当該樹脂を含有していてもよいし、互いに異なる２種以上の当該樹脂を含有していてもよい。
【００４１】
また、熱可塑性樹脂組成物に、その他の成分として酸化防止剤、ＵＶ吸収剤、核剤等の添加物を目的に応じて適宜選択することができる。
【００４２】
上述したように、溶融押出機１４、ダイ１６、キャスティングドラム１８、熱処理装置２２、及び縦延伸機２４を経て製造された本発明に係る熱可塑性樹脂成形体１は、延伸後の熱可塑性樹脂成形体１に延伸の不均一性がほとんど生じない。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をより詳細に説明する。
【００４４】
（実施例１）
ＰＢＴ１（ポリプラスチックス社製。ポリブチレンテレフタレート１００％樹脂：ガラス転移温度Ｔｇは３０℃、溶融温度Ｔｍは２２３℃、）を、溶融押出機を用いて２４５℃でダイから押し出し、５３℃のキャスティングドラムで冷却固化させて、厚さ約２３０μｍの原反となる熱可塑性樹脂フィルムを得た。ＰＢＴ１の応力−歪み（伸び）曲線を図５に示す。図５から明らかなように降伏応力は約６０Ｍｐａである。
【００４５】
なお、前記熱可塑性樹脂フィルムを熱処理装置内で、応力（張力）１０ＭＰａを加えながら搬送し、２１８℃の温度で両面から熱処理し、その後、速度比が６倍の２個のニップローラ（縦延伸機）により縦方向に延伸し、熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比を０．１７：１とした。延伸温度Ｔｄは７０℃であった。
【００４６】
（実施例２）
実施例１において、熱可塑性樹脂フィルムを熱処理装置内で応力（張力）５０ＭＰａを加えながら搬送し、２５℃の温度で両面から熱処理したこと以外は、実施例１と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比を０．１７：１とした。延伸温度Ｔｄは２０℃であった。
【００４７】
（実施例３）
実施例１において、熱可塑性樹脂フィルムを熱処理装置内で応力（張力）４２ＭＰａを加えながら搬送し、４０℃の温度で両面から熱処理し、その後、速度比が４倍の２個のニップローラにより縦方向に延伸した以外は、実施例１と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比を０．２９：１とした。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００４８】
（実施例４）
実施例３において、熱可塑性樹脂フィルムを速度比が１８倍の２個のニップローラにより縦方向に延伸した以外は、実施例３と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比を０．０６：１とした。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００４９】
（実施例５）
実施例３において、熱可塑性樹脂フィルムを熱処理装置内で片面から熱処理し、その後、速度比が６倍の２個のニップローラにより縦方向に延伸した以外は、実施例３と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比を０．１７：１とした。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００５０】
（実施例６）
実施例３において、熱可塑性樹脂フィルムを速度比が３倍の２個のニップローラにより縦方向に延伸した以外は、実施例３と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比を０．４７：１とした。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００５１】
（比較例１）
実施例１において、熱処理を行なわなかった以外は、実施例１と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比を０．１７：１とした。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００５２】
（比較例２）
実施例１において、熱可塑性樹脂フィルムを熱処理装置内で応力（張力）５２ＭＰａを加えながら搬送し、１０℃の温度で両面から熱処理したこと以外は、実施例１と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比を０．１７：１とした。延伸温度Ｔｄは２０℃であった。
【００５３】
（比較例３）
実施例１において、熱可塑性樹脂フィルムを熱処理装置内で２４０℃の温度で両面から熱処理したところ、熱可塑性樹脂フィルムが溶断した。
【００５４】
（比較例４）
実施例１において、熱可塑性樹脂フィルムを熱処理装置内で応力（張力）７０ＭＰａを加えながら搬送し、４０℃の温度で両面から熱処理したところ、縦延伸において、熱可塑性樹脂フィルムが破断した。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００５５】
（比較例５）
実施例３において、熱可塑性樹脂フィルムを速度比が２．５倍の２個のニップローラにより縦方向に延伸した以外は、実施例３と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、全く延伸されない場合と設定以上の延伸倍率に延伸される場合が混在した。その結果、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと、原反の厚み×（０．９８）との比は、１：１（未延伸）や０．２６：１となった。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００５６】
（比較例６）
実施例３において、熱可塑性樹脂フィルムを速度比が２０．５倍の２個のニップローラにより縦方向に延伸した以外は、実施例３と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。縦延伸において、熱可塑性樹脂フィルムが破断した。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００５７】
（比較例７）
実施例３において、熱可塑性樹脂フィルムを速度比が６倍の２個のニップローラにより縦方向に延伸し、縦延伸において、原反の厚みから２％減少したところから１０ｍｍ下流の厚みと原反の厚みとの比を０．８０：１とした以外は、実施例３と同様にして熱可塑性樹脂成形体を作製した。延伸温度Ｔｄは３０℃であった。
【００５８】
（評価方法）
実施例１〜６、比較例１、２、５及び７で得られた熱可塑性樹脂成形体について、厚みムラを測定し、評価を行なった。厚みムラが２％以下を◎、２％より大きく４％以下を○、４％より大きく６％以下を△、６％より大きいものを×とした。なお、厚みムラの測定はアンリツ社製フィルムシックネステスタＫＧ６０１Ｂで行なった。比較例３、４、及び６について、製作過程で溶断、又は破断したため厚みムラの評価を行なっていない。したがって、評価を×とした。
【００５９】
（評価結果）
図４は、実施例１〜６と比較例１〜７に関して、製造条件とその評価の結果を一覧表にまとめたものである。実施例１〜６は、（ａ）熱処理温度をＴ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度をＴｇ（℃）、延伸温度をＴｄ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物の溶融温度をＴｍ（℃）としたとき、Ｔｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）で示される範囲の熱処理温度Ｔ（℃）となるよう、前記熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも一方面から加熱して熱処理し、（ｂ）熱処理された前記熱可塑性樹脂フィルムを、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔｄ（℃）＜Ｔｇ＋１００（℃）で、速度比が３〜２０倍の２本のローラにより、前記熱可塑性樹脂フィルムの搬送方向の延伸開始点から１０ｍｍ以内の範囲で、前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さが１／２以下となるよう一方向に延伸しているので、全て△以上の評価を得た。図４から、熱処理を片面から行なうより両面から行なうほうが、厚みムラが小さいころが理解できる。また、ローラの速度比が２０倍に近いほうが、厚みムラが小さいことが理解できる。
【００６０】
一方、比較例１は、延伸前に熱処理を行なっていないので、厚みムラが大きかった。比較例２は、熱処理温度ＴがＴｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）を満たさないため、熱処理効果が少なく厚みムラが大きいままであった。比較例３は、熱処理温度がＴｍ以上であるため、熱処理時に溶断した。比較例４は、熱処理時の応力が降伏応力以上であるため、熱処理時に部分的に延伸され、厚みムラが増大し、急激な延伸を行ったときに破断した。比較例５は、ローラの速度比が３倍より小さいため、延伸後において延伸部分と未延伸部分が混在し厚みムラが大きかった。比較例６は、ローラの速度比が２０倍より大きいため、延伸時に破断した。比較例７は、延伸が急激な延伸を伴わないため、厚みムラが大きかった。
【符号の説明】
【００６１】
１…熱可塑性樹脂成形体、１０…製造ライン、１２…熱可塑性樹脂組成物、１２A…熱可塑性樹脂フィルム、１４…溶融押出機、１６…ダイ、１８…キャスティングドラム、２０…剥離ローラ、２２…熱処理装置、２４…縦延伸機、２６…横延伸機、２８…巻取機、３０…第一のニップローラ、３２…第二のニップローラ、３４…ヒータ、４０…配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂組成物を溶融押出する工程と、
溶融押出された熱可塑性樹脂フィルムを冷却固化する工程と、
冷却固化された前記熱可塑性樹脂フィルムを、その降伏応力以下の張力で搬送しながら、熱処理温度をＴ（℃）、延伸温度をＴｄ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度をＴｇ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物の溶融温度をＴｍ（℃）としたとき、Ｔｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）で示される範囲の熱処理温度Ｔ（℃）となるよう、前記熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも一方面から熱処理する工程と、
熱処理された前記熱可塑性樹脂フィルムを、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔｄ（℃）＜Ｔｇ＋１００（℃）、速度比が３〜２０倍の２本のローラにより、前記熱可塑性樹脂フィルムの搬送方向の延伸開始点から１０ｍｍ以内の範囲で、前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さが１／２以下となるよう一方向に延伸する工程と、
を含む熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項２】
前記熱処理工程が、前記熱可塑性樹脂フィルムの両面から熱処理することを含む請求項１記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂組成物が一種類の熱可塑性樹脂組成物からなる請求項１又は２記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂組成物が結晶性ポリマーである請求項１〜３の何れか１記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項５】
前記結晶性ポリマーがポリエステル類である請求項４記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項６】
熱可塑性樹脂組成物を溶融混練する溶融押出機と、
前記溶融押出機から供給された熱可塑性樹脂組成物をフィルム状に吐出するダイと、
前記ダイから吐出された熱可塑性樹脂フィルムを冷却固化するキャスティングドラムと、
前記キャスティングドラムから剥離された前記熱可塑性樹脂フィルムを、熱処理温度をＴ（℃）、延伸温度をＴｄ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度をＴｇ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物の溶融温度をＴｍ（℃）としたとき、Ｔｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）で示される範囲の熱処理温度Ｔ（℃）となるよう、前記熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも一方面から熱処理する熱処理装置と、
前記熱可塑性樹脂フィルムを、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔｄ（℃）＜Ｔｇ＋１００（℃）で、搬送方向の延伸開始点から１０ｍｍ以内の領域で、前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さが１／２以下となるよう一方向に延伸する、速度比が３〜２０倍の２本のローラを備える延伸機と、
を備える熱可塑性樹脂成形体の製造装置。
【請求項１】
熱可塑性樹脂組成物を溶融押出する工程と、
溶融押出された熱可塑性樹脂フィルムを冷却固化する工程と、
冷却固化された前記熱可塑性樹脂フィルムを、その降伏応力以下の張力で搬送しながら、熱処理温度をＴ（℃）、延伸温度をＴｄ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度をＴｇ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物の溶融温度をＴｍ（℃）としたとき、Ｔｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）で示される範囲の熱処理温度Ｔ（℃）となるよう、前記熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも一方面から熱処理する工程と、
熱処理された前記熱可塑性樹脂フィルムを、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔｄ（℃）＜Ｔｇ＋１００（℃）、速度比が３〜２０倍の２本のローラにより、前記熱可塑性樹脂フィルムの搬送方向の延伸開始点から１０ｍｍ以内の範囲で、前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さが１／２以下となるよう一方向に延伸する工程と、
を含む熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項２】
前記熱処理工程が、前記熱可塑性樹脂フィルムの両面から熱処理することを含む請求項１記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂組成物が一種類の熱可塑性樹脂組成物からなる請求項１又は２記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂組成物が結晶性ポリマーである請求項１〜３の何れか１記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項５】
前記結晶性ポリマーがポリエステル類である請求項４記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項６】
熱可塑性樹脂組成物を溶融混練する溶融押出機と、
前記溶融押出機から供給された熱可塑性樹脂組成物をフィルム状に吐出するダイと、
前記ダイから吐出された熱可塑性樹脂フィルムを冷却固化するキャスティングドラムと、
前記キャスティングドラムから剥離された前記熱可塑性樹脂フィルムを、熱処理温度をＴ（℃）、延伸温度をＴｄ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度をＴｇ（℃）、前記熱可塑性樹脂組成物の溶融温度をＴｍ（℃）としたとき、Ｔｄ（℃）≦Ｔ（℃）＜Ｔｍ（℃）で示される範囲の熱処理温度Ｔ（℃）となるよう、前記熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも一方面から熱処理する熱処理装置と、
前記熱可塑性樹脂フィルムを、（Ｔｇ−１０）（℃）≦Ｔｄ（℃）＜Ｔｇ＋１００（℃）で、搬送方向の延伸開始点から１０ｍｍ以内の領域で、前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さが１／２以下となるよう一方向に延伸する、速度比が３〜２０倍の２本のローラを備える延伸機と、
を備える熱可塑性樹脂成形体の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−５７７７（Ｐ２０１１−５７７７Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５２６１８（Ｐ２００９−１５２６１８）
【出願日】平成２１年６月２６日（２００９．６．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２６日（２００９．６．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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