(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多官能モノマーと光ラジカル開始剤とを含有する結晶性熱可塑性樹脂シートを、紫外線を照射しつつ加熱延伸することを特徴とする延伸熱可塑性樹脂シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、延伸熱可塑性樹脂シートの製造方法である。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂シートやフィルムは、従来より種々の分野で汎用されているが、延伸により強度及び弾性率を高める方法が試みられている。
例えば、特開昭５２─７７１８０号公報には、結晶性ポリオレフィンシート又はフィルムを圧延により２〜１０倍に伸長する圧延工程と、伸長されたシート又はフィルムを接触型延伸装置により７倍以下に延伸する工程とを連続して行い、合計で８〜２５倍伸長させることにより、高度に伸長された高強度のポリオレフィン成形体を得る方法が開示されている。
しかしながら、３０倍以上の高倍率延伸領域では、延伸中に応力集中を起こして均一な延伸を行うことができないという問題がある。
【０００３】
一方、例えば、特開平４─４１７６９号公報には、熱可塑性繊維を延伸するに際し、延伸域の少なくとも一部で電子線を照射する方法が開示されている。
しかしながら、電子線照射設備は安全上の問題から煩雑な設備となり、設備費が高価なものとなるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来の問題点を解消し、安価な設備で安定的に高倍率に延伸することができる延伸熱可塑性樹脂シートの製造方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多官能モノマーと光ラジカル開始剤とを含有する結晶性熱可塑性樹脂シートを、紫外線を照射しつつ加熱延伸する延伸熱可塑性樹脂シートの製造方法である。
【０００６】
本発明において、結晶性熱可塑性樹脂シートを形成する結晶性熱可塑性樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロックポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリオキシメチレン樹脂、ナイロン６６、ナイロン６等のポリアミド系樹脂、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不飽和ポリエステル系樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂が挙げられるが、中でも、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、ポリエチレンが特に好ましい。
【０００７】
これらの結晶性熱可塑性樹脂は、単独で用いてもよいし２種以上併用してもよい。
尚、結晶性熱可塑性樹脂を２種以上併用する場合にはそれらの熱可塑性樹脂の相溶性が良好であることが好ましい。
又、上記の結晶性熱可塑性樹脂には、非結晶性熱可塑性樹脂を混合して使用してもよく、このような非結晶性熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、エチレン─酢酸ビニル共重合体系樹脂、各種熱可塑性樹脂エラストマーなどが挙げられる。
【０００８】
これらの非結晶性樹脂は、延伸により配向されにくく、結晶構造は形成されにくいが、上記の結晶性熱可塑性樹脂と併用することにより、延伸熱可塑性樹脂シートの熱融着性を高める効果がある。
非結晶性熱可塑性樹脂を併用する場合、強度・剛性が低下するため、その混合割合は、結晶性熱可塑性樹脂よりも少なくするのが好ましい。
【０００９】
上記の熱可塑性樹脂のメルトインデックス（ＭＩ）は、０．１〜５０が好ましく、０．５〜３０がより好ましい。ＭＩが０．１未満であると、溶融状態における分子のもつれや絡まりが多くなり、延伸成形の際にミクロ的にみて応力集中の原因となり、高延伸倍率のシートを得ることが難しくなり易く、ＭＩが５０を越えると、材料自体が脆くなり、熱可塑性樹脂シートの調製自体が難しくなり易い。
【００１０】
ポリエチレンとしては、密度が０．９４ｇ／ｃｍ2 以上のものが好ましく、高密度ポリエチレンが好適に用いられる。密度が低すぎると、延伸を行っても強度・弾性率の向上はあまり望めない。
高密度ポリチエレンは、単独で用いてもよいし、例えば、ポリプロピレン、低密度ポリエチレン、エチレン─酢酸ビニル共重合体の他のポリオレフィン系樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール等を１０重量％以下混合して用いてもよい。
【００１１】
本発明において、結晶性熱可塑性樹脂シート中に含有する多官能モノマーとしては、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、トリメチロールプロパンアクリレート、ジアリルフタレート等が挙げられる。多官能モノマーの含有量は、結晶性熱可塑性樹脂１００重量部に対して、０．１〜６重量部が好ましい。
【００１２】
本発明において、結晶性熱可塑性樹脂シート中に含有する光ラジカル開始剤としては、例えば、チオキサントン、ベンゾフェノン、アセトフェノン、ベンジルベンゾイン、ミヒラーケトン等が挙げられるが、中でも、ベンゾフェノンやチオキサントン等の水素引抜き型光ラジカル開始剤が好適に用いられる。光ラジカル開始剤の含有量は、多官能モノマー１００重量部に対して、０．１〜６重量部が好ましい。
【００１３】
結晶性熱可塑性樹脂シート（原反シート、延伸原反）の調製について
以下、高密度ポリエチレンを用いた場合を例にとって説明する。まず、高密度ポリエチレンを用いて押出機により原反シートを押出成形する。この場合、その溶融温度は１３０〜１５０℃とするのが好ましい。１３０℃未満であると高密度ポリエチレンの溶融が不完全となり、押出機に負担がかかり、１５０℃を超えると樹脂が分解して変色等が発生したり分子量の低下に伴う強度低下等を招くおそれがある。又、原反シートは、通常のロール成形法やカレンダー成形法により調整することもできる。
【００１４】
原反シートの厚みは、２〜５ｍｍの範囲にあることが好ましい。２ｍｍ未満であると得られる延伸シートの厚みが薄くなりすぎ、５ｍｍを超えると延伸成形が難しくなり易い。
原反シートは比較的厚いので、延伸に先立って圧延処理を行って延伸原反とするのが好ましい。
【００１５】
ここに、圧延処理は、例えば、一対の互いに反対方向に回転する圧延ロールのクリアランスを原反シートの厚みよりも狭くし、圧延ロール間に原反シートを挿入することにより厚みを減少させるとともに、長さ方向に伸長することにより行う。
【００１６】
圧延工程における材料温度は、７０〜１２５℃が好ましく、９０〜１２０℃が更に好ましい。温度が低すぎると圧下力が大きいため、均一な圧延が困難となることがあり、高すぎるとシートが圧延中に溶融切れすることがある。
【００１７】
圧延倍率は、小さすぎると圧延の効果を期待することができないばかりでなく、後の延伸工程に負担がかかり、逆に大きすぎると圧下力が大きくなり、均一な圧延が困難となるばかりでなく、圧延後のシートの厚みが薄くなりすぎて、後の延伸工程中でシートが切断するおそれがあるため、２〜１２倍が好ましい。
ここで、得られる延伸原反の圧延倍率は、次式により定義される。
（圧延倍率）＝（原反シートの厚さ）／（原反シートの圧延後の厚さ）
【００１８】
又、原反シートに一軸延伸を施し、これを延伸原反としてもよい。
一軸延伸とは、速度の異なる２対のピンチロール間に挟んで、原反シートを加熱した状態で引っ張ることより、一軸方向にのみ強く配向させる方法である。
【００１９】
一軸延伸時の材料温度は、７０〜１２０℃の範囲に設定するのが好まし。７０℃未満又は１２０℃を超えると、延伸切れを起こし易いからである。この場合、ロールの回転速度比が延伸倍率となる。
一軸延伸における延伸倍率は、ネッキングを生じない範囲が好ましく、総延伸倍率は１５〜４０倍が好ましい。延伸倍率が１５倍未満では、引抜き成形用金型の長さを長くする必要があり、４０倍を超えると、シートが縦割れし易く、金型入口で縦割れする危険性がある。
ここで、一軸延伸原反の延伸倍率は、次の式で産出される。
（延伸倍率）＝（原反シート断面積）／〔（一軸）延伸原反断面積〕
【００２０】
結晶性熱可塑性樹脂シート（原反シート、延伸原反）の延伸
原反シート又は延伸原反を紫外線を照射しつつ加熱延伸するには、図１に示す装置を用いて行う。原反シート又は延伸原反１を、紫外線照射装置２のシート入口側に設置された繰出し機３により繰り出し、紫外線照射装置２の出口側に設置され、繰出し機３よりも速くなるような速度差を設けた引取り機４にて引き取ることによって行う。
【００２１】
この際に、原反シート又は延伸原反１を、繰出し機３と引取り機４間にて、紫外線源にて紫外線を照射して加熱しながら延伸を行う。
紫外線源としては、高圧水銀、メタルハライドランプ等が好適に使用される。通常、紫外線照射ランプは赤外線領域の光源も同時に放出しているので、特に原反シート又は延伸原反１を加熱するための設備や装置を設ける必要となるが、必要に応じて、材料を加熱するために、赤外線ランプ、遠赤外線ランプ、熱風加熱等の装置を設けてもよい。
【００２２】
これらの紫外線源と原反シート又は延伸原反１との間の距離は２０〜３００ｍｍ程度が好適である。近ずけすぎると原反シート又は延伸原反１が溶融してしまうおそれがあり、又、離しすぎると紫外線照射効率が悪くなるばかりでなく、材料温度が上がらず延伸できないおそれがある。
【００２３】
紫外線照射量は、好ましくは５０〜８００ｍＷｈ／ｃｍ3 、より好ましくは１００〜５００ｍＷｈ／ｃｍ3 である。５０ｍＷｈ／ｃｍ3 未満であると架橋を十分にかけるためには時間がかかりすぎ、安定延伸という十分な効果を得ることができないおそれがあり、８００ｍＷｈ／ｃｍ3 を超えると、架橋のタイミングが延伸のタイミングとほぼ同時となり、延伸できないおそれがある。この現象を防ぐために、紫外線照射ランプを複数個設置してもよく、又、原反シート又は延伸原反１が厚い場合には、裏面側から照射するようにしてもよい。
【００２４】
【作用】
本発明の延伸熱可塑性樹脂シートの製造方法は、光ラジカル開始剤を含有する結晶性熱可塑性樹脂シートを、紫外線を照射しつつ加熱延伸することにより、架橋のかかった部分は延伸が抑制されるため、結晶性熱可塑性樹脂シートの欠陥等により生じる集中応力を防ぐことができ、延伸中にシートが破断せず、高倍率の延伸熱可塑性樹脂シートを安定して得ることができる。又、フィブリル間にも架橋がかかるため、延伸時のシートの縦割れも防ぐことができる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明する。
実施例
重量平均分子量３．３×１０5 、ＭＩ：１．０、融点１３５℃の高密度ポリエチレン（日本ポリケム社製、グレード：ＨＹ５４０）１００重量部に、光ラジカル開始剤としてベンゾフェノン（日本化薬社製）１重量部と、多官能性モノマーとしてトリアリルイソシアヌレート（日本化成社製）１重量部を配合したものを用いて、同方向２軸混練押出機（池貝鉄鋼社製、ＰＣＭ３０）にて、樹脂温度約２００℃で溶融混練して押し出したシートを、ロール温度９０℃に制御したカレンダー成形機にて幅７０ｍｍ、厚さ２．４ｍｍのシートに成形した後、巻き取った。
【００２６】
このシートを、１２０℃に加熱した熱ロール（小平製作所製、ロール直径：６インチ）を用いて、１０倍に圧延した。
この圧延シートを延伸原反として用いて、１００℃に調温した熱風式縦一軸延伸機にて総倍率２５倍に延伸した後、図１に示す紫外線照射設備にて紫外線を照射して、架橋を施しながら延伸成形を行った。得られたシートの総延伸倍率は３５倍であった。
【００２７】
紫外線照射設備としては、ランプ高圧水銀灯１２０Ｗ／ｃｍを用い、ランプ─試料間距離は６０ｍｍに設定した。
その結果、延伸成形中に、シートの破断や縦割れというトラブルは発生しなかった。
【００２８】
比較例
光ラジカル開始剤及び多官能性モノマーを添加しなかったこと以外は実施と同様にして、総延伸倍率が３０倍となるような延伸成形を行った。
その結果、延伸成形中に、シートの縦割れが発生し、最終的に破断してしまった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の延伸熱可塑性樹脂シートの製造方法は、上記のとうりとされているので、安価な設備にて、縦割れがなく高倍率の延伸熱可塑性樹脂シートを安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の延伸熱可塑性樹脂シートの製造方法の一例の工程を説明する正面図である。
【符号の説明】
１  原反シート又は延伸原反
２  紫外線照射装置
３  繰出し機
４  引取り機
【図１】
0003725707.tif 000002