(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
延伸前の熱可塑性樹脂成形品をコーナ部を介して連続する複数の成形面部により構成された異形断面形状をした成形シューの成形口を通してその厚みを薄くしながら引き延ばすことで成形するに当たって、上記成形シューを、熱可塑性樹脂成形品の内側に配置する成形シュー本体と外側に配置する受け部とで構成し、成形シュー本体の一面に超音波発生手段を設け、成形シュー本体の内部に超音波発生手段に対応する部分の両側に成形シュー本体の超音波発生手段を設けた面に直交する方向に間隔を介して複数の空隙部を設け、超音波発生手段により超音波を発生させて成形シューの成形口を通過する熱可塑性樹脂成形品の各部に超音波振動を与えて引き延ばすことで樹脂の分子を引き出し方向に配向させて延伸させることを特徴とする合成樹脂の延伸成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂の延伸成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から合成樹脂の延伸成形方法として様々な方法が提案されている。例えば、ガラス転位温度Ｔｇ以下あるいはその付近の温度の合成樹脂シートをロール間の隙間を通すことで結晶性熱可塑性樹脂を延伸し、その分子を配向させることが知られている。この従来例においてはロールにより合成樹脂を延伸し、その分子を配向させることができるが、延伸させるのに必要な部位は合成樹脂とロールとが接するところの僅かな部分であるが、ロールは円筒状であるため不必要な大きさとなり工程をコンパクトにできないという問題がある。
【０００３】
また、テンダー方式のように結晶性熱可塑性樹脂のガラス転位温度以上で幅方向及び長さ方向にクリップなどで引っ張ることで延伸し、その分子を配向させることも知られている。しかしながらこのものにおいては、クリップの張力が弱く、弾性率の低い温度領域（ガラス転位温度以上）で、薄いフィルム状しかできないという問題があり、また、この場合、樹脂の持つ特性（線膨張率）を十分に下げることができないという問題がある。
【０００４】
更に、ガラス転位温度以上で非晶性熱可塑性樹脂を真空成形することで、結果として延伸成形し、分子を配向することができることも知られている。しかしながら、この従来例においては真空による延伸力は大きくないため、弾性率の低い温度領域（ガラス転位温度
以上）でしか十分な成形品を得られず、したがって樹脂の持つ特性（線膨張率）を十分に下げることができないという問題がある。
【０００５】
また、ガラス転位温度以上で結晶性熱可塑性樹脂をブロー成形やチューブ方式で成形することで、結果として延伸成形し、分子を配向することができることも知られている。しかしながら、この従来例においては亀裂を避けるためシンクあるいは加圧による延伸力は大きくない。したがって、弾性率の低い温度領域（ガラス転位温度以上）でしか十分な成形品を得られず、樹脂の持つ特性（線膨張率）を十分に下げることができないという問題がある。
【０００６】
このようにテンダー方式による延伸や、真空成形、ブロー成形、チューブ方式の成形ではガラス転位温度以上で延伸するため樹脂の配向により有する性能を十分に生かすことができない。すなわち、例えば、ガラス転位温度以下で延伸する場合とガラス転位温度以上で延伸するのとでは、線膨張率に大きな差がある。
【０００７】
このように、エンドレスなシートや異形断面形状の結晶性熱可塑性樹脂や非晶性熱可塑性樹脂をその樹脂の持つ特性（線膨張率）を十分に生かしたコンパクトな成形方法は未だ提供されていないのが現状である。
【０００８】
更に、真空成形やブロー成形はバッチ式であるため押し出し成形と連続して工程を組むことができず、成形の効率化という点で問題がある。
【０００９】
一方、テンダー方式やチューブ方式は押し出し成形と連続して工程を組むことができるが、上記のように線膨張率を十分に下げることができない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、樹脂の持つ特性を十分に生かしたコンパクトな成形方法で熱可塑性樹脂を延伸させることができ、しかも、異形断面形状のものを簡単に成形できる合成樹脂の延伸成形方法を提供することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る合成樹脂の延伸成形方法は、延伸前の熱可塑性樹脂成形品３をコーナ部を介して連続する複数の成形面部により構成された異形断面形状をした成形シュー１の成形口１ａを通してその厚みを薄くしながら引き延ばすことで所定断面形状に成形するに当たって、上記成形シュー１を、熱可塑性樹脂成形品３の内側に配置する成形シュー本体１ｂと外側に配置する受け部１ｃとで構成し、成形シュー本体１ｂの一面に超音波発生手段２を設け、成形シュー本体１ｂの内部に超音波発生手段２に対応する部分の両側に成形シュー本体１ｂの超音波発生手段２を設けた面に直交する方向に間隔を介して複数の空隙部１１を設け、超音波発生手段２により超音波を発生させて成形シュー１の成形口１ａを通過する熱可塑性樹脂成形品３に超音波振動を与えて引き延ばすことで樹脂の分子を引き出し方向に配向させて延伸させることを特徴とするものである。
【００１２】
このような方法を採用することで、成形シュー１の成形口１ａを通してその厚みを薄くしながら引き延ばすに当たって成形シュー１に設けた超音波発生手段２から超音波を発生させて熱可塑性樹脂成形品３に超音波振動を与えて成形シュー１との抵抗を少なくし、厚みを薄くしながら引き延ばし、これにより延伸成形ができるものである。ところで、従来のロールによる延伸ではロールが回転する円筒状であるため熱可塑性樹脂成形品３との接触部分は僅かではあるが、ロール形状は不必要な大きさのものとなるけれども、本発明における成形シュー１は成形に成形口１ａを確保できる大きさがあればよく、コンパクトにできるものである。また、ロールの場合には板状、シート状のものしか延伸成形できないが、本発明は各種断面形状の成形品を成形することができる。そして本発明においては、成形シュー１を、熱可塑性樹脂成形品３の内側に配置する成形シュー本体１ｂと外側に配置する受け部１ｃとで構成し、成形シュー本体１ｂの一面に超音波発生手段２を設け、成形シュー本体１ｂの内部に超音波発生手段２に対応する部分の両側に成形シュー本体１ｂの超音波発生手段２を設けた面に直交する方向に間隔を介して複数の空隙部１１を設けるので、超音波発生手段２により超音波振動を発生させると、図３のように超音波発生手段２を設けた面に直交する方向である矢印イ方向に超音波振動が伝播して熱可塑性樹脂成形品３の３ａで示す部分に伝播されると共に、空隙部１１の存在により超音波発の一部が反
射や干渉して矢印ロ方向に向きを変えて空隙部１１間を通って熱可塑性樹脂成形品３の３ｂで示す部分に伝播されるものであり、これにより一つの超音波発生手段２により多方向に超音波振動を伝播させて立体形状の熱可塑性樹脂成形品３の各部に超音波振動を与えることができるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明の基本となる成形シュー１で成形する際に超音波振動を与えながら延伸成形する原理を説明するための図面であり、図２は成形シュー１の成形口１ａが断面Ｕ字状のような異形断面形状をしたものの場合の参考例を示す図面であり、図３は本発明を示す断面図である。
【００１５】
まず、図１において成形シュー１で成形する際に超音波振動を与えながら延伸成形する原理を説明する。
【００１６】
図１において成形シュー１は熱可塑性樹脂成形品３を通すための成形口１ａを有している。成形口１ａの入口部１ｅは熱可塑性樹脂成形品３の進行方向（図１の矢印方向）に向かって次第に口径が小さくなるように傾斜した傾斜案内面部１０を有している。また、成形シュー１には超音波発生手段２が設けてある。更に、成形シュー１は超音波発生手段２を設けた成形シュー本体１ｂと、受け部１ｃとで構成してあり、成形シュー本体１ｂと、受け部１ｃの両方又はいずれか一方を他方に対して近接離間自在に移動できるようになっており、このように近接離間移動をすることで成形シュー本体１ｂと、受け部１ｃとで構成される成形シュー１の成形口１ａの幅を広げたり、狭めたりできるようになっている。
【００１７】
しかして、上記の構成の超音波発生手段２を有する成形シュー１により熱可塑性樹脂成形品３を成形口１ａの断面形状をした成形品に延伸成形するには次のようにして行うものである。
【００１８】
まず、熱可塑性樹脂成形品３を成形シュー１の成形口１ａに通す最初の段階では成形口１ａの幅を広げた状態で延伸成形前の熱可塑性樹脂成形品３を成形口１ａに通し、次に、成形シュー１の成形口１ａの幅を目的とする幅となるまで狭くして熱可塑性樹脂成形品３に圧力を加えてその厚みを薄くすると共に超音波発生手段２で超音波を発生させて熱可塑性樹脂成形品３に超音波振動を与えながら成形シュー１の前方に設けた引っ張り手段（図示せず）により前方に引っ張ることで引き延ばすものである。以降は成形シュー１の成形口１ａを通して引っ張ることで、成形口１ａと同じ断面形状に延伸していくものである。
【００１９】
ここで、成形口１ａを通過する熱可塑性樹脂成形品３に超音波振動を与えつつその厚みを薄くしながら引き延ばすので、熱可塑性樹脂成形品３は成形シュー１との抵抗が少なくなって成形口１ａの傾斜案内面部１０にガイドされて厚みが薄くなりながらスムーズに成形口１ａ内を通過するとともに樹脂の分子を熱可塑性樹脂成形品３の進行方向に配向させることができるものである。この延伸成形による分子配向により、樹脂の特性を向上させることができ、強度のレベルアップ、線膨張係数の低減を図ることができる。
【００２０】
そして、従来のロールによる延伸ではロールが回転する円筒状であるため熱可塑性樹脂成形品３との接触部分は僅かではあるが、ロール形状は不必要な大きさのものとなるけれども、本発明における成形シュー１は回転しないので、成形に成形口１ａを確保できる大きさがあればよく、コンパクトにできるものである。例えば、図１に示す本発明においては、延伸成形前の熱可塑性樹脂成形品３の厚みＴが１ｍｍで、延伸後の厚みｔを０．３ｍｍにする場合、図４のようなロール２０で延伸するにはロール２０の直径Ｄが１００ｍｍ必要であったが、超音波発生手段２を備えたシュー１は図１における熱可塑性樹脂成形品３の延伸成形の進行方向における長さｓが２５ｍｍでよいものである。また、延伸成形前の熱可塑性樹脂成形品３の厚みＴが１０ｍｍで、延伸後の厚みｔを３ｍｍにする場合、ロールで延伸するにはロール２０の直径Ｄが５００ｍｍ必要であったが、超音波発生手段２を備えたシュー１は図１における熱可塑性樹脂成形品３の延伸成形の進行方向における長さｓが４５ｍｍでよいものであり、延伸前厚みが大きい場合はいっそうロール２０に対してシュー１をコンパクト化できるものである。
【００２１】
ところで、熱可塑性樹脂成形品３を延伸成形するに当たって、熱可塑性樹脂成形品３の
樹脂のガラス転位温度以上で超音波で延伸した場合には樹脂の粘度が低くなり過ぎて十分な特性を活かした延伸はできない。そこで、本発明においては前述のようにして熱可塑性樹脂成形品３を延伸成形するに当たって、熱可塑性樹脂成形品３の樹脂のガラス転位温度以下で超音波で延伸する（つまり引っ張りに耐え得るガラス転位温度以下で延伸する）ことで、線膨張率を十分に下げることができる。例えば、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂すなわちＡＢＳ樹脂（東レ製  ♯６００、Ｔｇ（ガラス転位温度）＝１０５℃）を押し出し機で幅４０ｍｍ、厚み３ｍｍで成形したものを、この材料のＴｇ以上の１１０℃で超音波振動を与えながら成形シュー１の成形口１ａ（出口部分の幅が１ｍｍ）を通して延伸成形すると、厚み１ｍｍで線膨張率が５×１０−５／℃であったが、Ｔｇ以下の１００℃で超音波振動を与えながら成形シュー１の成形口１ａ（出口部分の幅が１ｍｍ）を通して延伸成形すると、厚み１ｍｍで線膨張率が３×１０−５／℃の良好な結果が得られた。
【００２２】
また、ポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ（ガラス転位温度）＝８５℃、融点２６０℃）のような結晶性熱可塑性樹脂よりなる熱可塑性樹脂成形品３をＴｇ以上で超音波で延伸した場合には樹脂の粘度が低くなり過ぎて十分な特性を活かした延伸はできない。そこで、本発明においては前述のようにして結晶性熱可塑性樹脂よりなる熱可塑性樹脂成形品３を延伸成形するに当たって、結晶性熱可塑性樹脂成形品３の樹脂のガラス転位温度以下で超音波で延伸することで、線膨張率を十分に下げることができる。例えば、ポリエチレンテレフタレートをガラス転位温度以下の８０℃で延伸させると線膨張率が２×１０−５／℃で、その後、融点以下の１８℃で固定化することで９０℃で２４時間報知したとしても同じ線膨張率を確保し、十分に性能を発揮できるものである。
【００２３】
また、非晶性熱可塑性樹脂よりなる熱可塑性樹脂成形品３をＴｇ以上で超音波で延伸した場合には樹脂の粘度が低くなり過ぎて十分な特性を活かした延伸はできない。そこで、本発明においては前述のようにして非晶性熱可塑性樹脂よりなる熱可塑性樹脂成形品３を延伸成形するに当たって、非晶性熱可塑性樹脂よりなる熱可塑性樹脂成形品３のガラス転位温度以下で超音波で延伸することで、線膨張率を十分に下げることができる。例えば、ＡＢＳ樹脂と同じ非晶性熱可塑性樹脂であるポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）（Ｔｇ（ガラス転位温度）＝７５℃）よりなる熱可塑性樹脂成形品３では、ガラス転位温度以下の７０℃で延伸させると線膨張率が３×１０−５／℃で十分に性能を発揮できるものである。
【００２４】
ところで、延伸前の熱可塑性樹脂成形品３は押し出し成形機により押し出し成形し、押し出し成形した熱可塑性樹脂成形品３を仮置きした状態とし、この仮置きした状態の熱可塑性樹脂成形品３を前述のようにして延伸成形する（つまりバッチ式により延伸成形する）ことが可能であるが、押し出し成形機により熱可塑性樹脂成形品３を押し出し成形し、この押し出し成形した熱可塑性樹脂成形品３を押し出し成形に引き続いて前述のようにして延伸成形してもよいものであり、この押し出し成形に連続して延伸成形をすると生産性を上げることができるものである。一例を挙げると、押し出し成形機の金型（隙間２ｍｍ、幅４００ｍｍ）より押し出されたポリスチレン（ＰＳ）は厚み調整ロールで引き取られ、引き取りロールでシート状となり、更に、続けて前述の成形シュー１の成形口１ａ（隙間０．６ｍｍ）を通して０．７ｍｍのシートを成形した。この線膨張率は３×１０−５／℃であった。
【００２５】
また、超音波発生手段２を備えた成形シュー１で延伸成形する前の熱可塑性樹脂成形品３の温度を当該熱可塑性樹脂成形品３の樹脂のガラス転位温度以下に予熱して上記延伸成形を行うことが有効な特性を引き出すのに都合が良いものである。したがって、成形シュー１の手前で熱可塑性樹脂成形品３を加温することで熱可塑性樹脂成形品３の材料温度をガラス転位温度以下に設定するようにするのが好ましい。しかし、成形シュー１の受け部１ｃの温度を上記樹脂のガラス転位温度以上に上げると、材料温度が上がり、十分な特性を得ることができない。また、発振する成形シュー本体１ｂにおいても樹脂のガラス転位温度に設定すると材料温度も安定して良好な特性の合成樹脂成形品を得ることができない。そこで、成形シュー１の受け部１ｃの温度を熱可塑性樹脂成形品３の樹脂のガラス転位温度以下となる温度制御して成形する。ここで、超音波発生手段２を設けた成形シュー本
体１ｂも熱可塑性樹脂成形品３の樹脂のガラス転位温度以下となる温度制御してもよい。しかしながら、超音波発生手段２のホーンは温度により長さが変化するので、工業的には受け部１ｃの温度調節のみでも十分に効果を発揮できるものである。例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）（Ｔｇ（ガラス転位温度）＝６０℃）よりなる熱可塑性樹脂成形品３の場合、材料温度を５０℃にして受け部１ｃの温度を室温とした場合、長時間圧延できなかったが、受け部１ｃの温度を５０℃にすると線膨張率２×１０−５／℃の特性を有する合成樹脂成形品を延伸成形により成形できるものである。
【００２６】
なお、超音波発生手段２を備えた成形シュー１で延伸成形する前の熱可塑性樹脂成形品３を当該熱可塑性樹脂成形品３の樹脂のガラス転位温度以下に予熱するに当たっては、延伸前の工程付近全体を覆いで囲み、雰囲気をガラス転位温度にして熱可塑性樹脂成形品３を予熱する方法や、あるいは、左右にパネルヒータを設置する方法、あるいは、赤外線による方法等が考えられる。
【００２７】
上記のような超音波発生手段２を備えた成形シュー１による延伸成形によれば、シート状や平板状に延伸成形してシート状や平板状の延伸成形品を得ることができる。
【００２８】
ここで、成形シュー１の成形口１ａの形状を自由に設定することにより断面Ｕ字状、断面Ｌ字状、あるいはその他の任意の断面形状をした異形断面形状の延伸成形品を延伸成形により得るには例えば図２の参考図で示すようにして延伸成形することが考えられる。
【００２９】
図２には成形シュー１の成形口１ａをコーナ部を介して連続する複数の成形面部１ｄにより構成され断面Ｕ字状とした例が示してあり、この場合、断面Ｕ字状をした延伸成形品を延伸成形により得ることができるものである。
【００３０】
図２のように成形口１ａがコーナ部を介して連続する複数の成形面部１ｄにより構成されたものの場合、複数の成形面部１ｄに各成形面部１ｄに対して直交してそれぞれ超音波発生手段２を配置する。このように複数の成形面部１ｄに各成形面部１ｄに対して直交してそれぞれ超音波発生手段２を配置すると、異形断面形状であっても成形口１ａを通過する熱可塑性樹脂成形品３の各部に超音波振動を与えることができて、異形断面形状の延伸成形品を容易に成形できるものである。
【００３１】
しかしながら図２に示すものは各成形面部１ｄに各成形面部１ｄに対して直交してそれぞれ超音波発生手段２を配置するものであるから複数の超音波発生手段２が必要である。
【００３２】
図３には本発明の実施形態が示してあり、上記のように断面Ｕ字状、断面Ｌ字状、あるいはその他の任意の断面形状をした異形断面形状の延伸成形品を形成するに当たって、図３に示すように、超音波発生手段２を設けた成形シュー本体１ｂを内側に配置し、受け部１ｃを外側に配置し、成形シュー本体１ｂの一面に超音波発生手段２を設け、成形シュー本体１ｂ内部の該超音波発生手段２に対向する部分の両側にそれぞれ成形シュー本体１ｂの超音波発生手段２を設けた面に直交する方向に間隔Ｌを介して複数の空隙部１１を設けてある。本発明においては、超音波発生手段２により超音波振動を発生させると、図３のように超音波発生手段２を設けた面に直交する方向である矢印イ方向に超音波振動が伝播して熱可塑性樹脂成形品３の３ａで示す部分に伝播されると共に、空隙部１１の存在により超音波発の一部が反射や干渉して矢印ロ方向に向きを変えて空隙部１１間を通って熱可塑性樹脂成形品３の３ｂで示す部分に伝播されるものであり、これにより一つの超音波発生手段２により多方向に超音波振動を伝播させて立体形状の熱可塑性樹脂成形品３の各部に超音波振動を与えることができるものである。
【００３３】
また、成形シュー本体１ｂには熱可塑性樹脂成形品３の流れ方向に複数の超音波発生手段２を設けてもよいものである。このようにすると、成形シュー１の成形口１ａの幅が流れ方向に次第に狭くなっていくことで、成形口１ａを通してその厚みを薄くしながら引き延ばすことで所定断面形状に成形するに当たり、効果的に成形口１ａを通る熱可塑性樹脂予備成形品３に超音波振動を与えることができるものである。また、この場合には成形シュー本体１ｂや受け部１ｃの負荷も小さくできるものである。
【００３４】
本発明において用いることができる熱可塑性樹脂成形品３の材料樹脂である非晶質の熱可塑性合成樹脂としては非晶質のポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、スチレン、アクリルニ
トリル共重合体、アクリルニトリル・ブチルゴム、・スチレン樹脂などを挙げることができる。また、本発明において用いることができる熱可塑性樹脂成形品３の材料樹脂である結晶質の熱可塑性合成樹脂としては結晶質のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタノール、ポリブチルテレフタレート、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネートなどを挙げることができる。またこれらのアロイなど成形可能である。また、多層にしている熱可塑性樹脂成形品３においても可能である。
【００３５】
なお、本発明において、延伸前の熱可塑性樹脂成形品３の厚みが０．３ｍｍ〜１０ｍｍのものを前述のようにして超音波発生手段２を備えた成形シュー１の成形口１ａを通して供給と反対側から引っ張ることで延伸することができるのであるが、本発明によれば、延伸によって厚みが当初の１／２以下にすることができるものである。ここで、圧入倍率が２倍以下の場合、すなわち厚みが当初の１／２以上の場合には十分な特性を上げることができない。また、延伸倍率は３倍前後で十分な特性を得ることができる。
【００３６】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１記載の発明にあっては、延伸前の熱可塑性樹脂成形品をコーナ部を介して連続する複数の成形面部により構成された異形断面形状をした成形シューの成形口を通してその厚みを薄くしながら引き延ばすことで成形するに当たって、上記成形シューを、熱可塑性樹脂成形品の内側に配置する成形シュー本体と外側に配置する受け部とで構成し、成形シュー本体の一面に超音波発生手段を設け、成形シュー本体の内部に超音波発生手段に対応する部分の両側に成形シュー本体の超音波発生手段を設けた面に直交する方向に間隔を介して複数の空隙部を設け、超音波発生手段により超音波を発生させて成形シューの成形口を通過する熱可塑性樹脂成形品の各部に超音波振動を与えて引き延ばすことで樹脂の分子を引き出し方向に配向させて延伸させるので、超音波により延伸して熱可塑性樹脂の特性を上げることができるものであり、また、従来の延伸ロールに比べてコンパクトになるものであり、また、成形シューを、熱可塑性樹脂成形品の内側に配置する成形シュー本体と外側に配置する受け部とで構成し、成形シュー本体の一面に超音波発生手段を設け、成形シュー本体の内部に超音波発生手段に対応する部分の両側に成形シュー本体の超音波発生手段を設けた面に直交する方向に間隔を介して複数の空隙部を設けるので、一つの超音波発生手段により多方向に超音波振動を伝播させて立体形状の熱可塑性樹脂成形品の各部に超音波振動を与えることができて、一つの超音波発生手段により異形断面形状の延伸成形品を延伸成形により得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  超音波発生手段を設けた成形シューにより合成樹脂を延伸成形する方法の原理図である。
【図２】  同上の異形断面形状に延伸する際の成形シューの比較例を示す説明図である。
【図３】  本発明の異形断面形状に延伸する際の成形シューの実施形態を示す説明図である。
【図４】  従来例のロールによる延伸成形方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１  成形シュー
１ａ  成形口
１ｂ  成形シュー本体
１ｃ  受け部
２  超音波発生手段
３  熱可塑性樹脂成形品
【図１】
0003705191.tif 000002
【図２】
0003705191.tif 000003
【図３】
0003705191.tif 000004
【図４】
0003705191.tif 000005