(57)【要約】【課題】  簡便な熱可塑性樹脂板のアニーリング方法を提供する。【解決手段】  所定形状を有する基材の表面に発泡樹脂シートを固定し、該発泡樹脂シートの吸着面に熱可塑性樹脂板を吸着固定させて一体化して、加熱し冷却することを特徴とする熱可塑性樹脂板のアニーリング方法である。  前記基材は、平坦であってもよく、任意の形状を有していてもよい。  また、所定形状を有する樹脂板をアニールする場合は、前記基材が前記所定形状に変形されたガラス板もしくは金属板、または前記所定形状を有する金型であることが好ましい。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状を有する基材の表面に、多数の泡状穴部を形成して吸着面とした発泡樹脂シートを固定し、該発泡樹脂シートの吸着面に熱可塑性樹脂板を吸着固定させて一体化して、加熱し冷却することを特徴とする熱可塑性樹脂板のアニーリング方法。
【請求項２】
前記基材が、平坦な剛性板である、請求項１に記載の熱可塑性樹脂板のアニーリング方法。
【請求項３】
前記剛性板が、ガラス板または金属板である、請求項２に記載の熱可塑性樹脂板のアニーリング方法。
【請求項４】
前記基材が、前記所定形状に変形されたガラス板もしくは金属板、または前記所定形状を有する金型であり、前記樹脂板を少なくとも前記所定形状の近似した形状に予め変形しておく、請求項１に記載の熱可塑性樹脂板のアニーリング方法。
【請求項５】
前記基材は、多数本のワイヤがそれぞれ平行で２次元に配列され、前記ワイヤ群の端面が任意形状を形作れる自在構造により、前記所定形状を有しており、前記樹脂板を少なくとも前記所定形状の近似した形状に予め変形しておく、請求項１に記載の熱可塑性樹脂板のアニーリング方法。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂板の一主表面の実質的に全面を、前記発泡樹脂シートで吸着固定させる、請求項１に記載の熱可塑性樹脂板のアニーリング方法。
【請求項７】
前記発泡樹脂シートは両面に吸着面を有しており、前記発泡樹脂シートの一主表面にて前記基材に吸着固定し、他の主表面にて前記熱可塑性樹脂板を吸着させて一体化する、請求項１に記載の熱可塑性樹脂板のアニーリング方法。
【請求項８】
前記発泡樹脂シートは、アクリル系樹脂を発泡させた発泡樹脂シートである、請求項１に記載の熱可塑性樹脂板のアニーリング方法。
【請求項９】
前記加熱の温度は、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上である、請求項１に記載の熱可塑性樹脂板のアニーリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂板のアニーリング方法に関する。特に、熱可塑性樹脂板を成形した際に残る、熱歪みや内部応力を除去したり、また変形を矯正したりするためのアニーリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
押出成形や射出成形等により成形された熱可塑性樹脂は、成形時に樹脂を溶融させるために加熱され、また固化させるために冷却されるという熱履歴を受けている。しかも、生産速度を最大化して生産コストを低減するために、可能な限りの高速度で成形が行われている。その結果、成形後の熱可塑性樹脂には、熱歪みや残留応力が残存しやすい。このため、時間の経過と共に、その形状が安定しないという問題がある。特に、高温での使用において、その問題は顕著である。
【０００３】
上述の問題を解決するために、熱可塑性樹脂をアニーリングすることが広く行われている。このアニーリングは、熱可塑性樹脂を成形した後に、その溶融温度以下の温度（一般には４０℃〜１００℃程度）に加熱することにより、成形後に残存していた熱歪みや残留応力を除去している。
【０００４】
上述したアニーリングは、形状や寸法の精度があまり厳しくない用途の熱可塑性樹脂や、ほぼ等方的な形状の熱可塑性樹脂の場合に有効である。しかし、長さや幅と比較して厚みの薄い板状の熱可塑性樹脂の場合には、熱歪みや残留応力が解放される際に、それによる変形が、板状の熱可塑性樹脂の変形しやすい厚み方向に集中し、反りや波打つような不規則な変形が発生しやすい、という問題があった。
【０００５】
特に、板状の熱可塑性樹脂が、有機系や無機系の充填剤を含有していたり、発泡していたりすると、主成分である熱可塑性樹脂中での分布や配向状態が局所的に不均一となっている。このため、アニーリングによる変形も不均一に発生しやすく、上述の問題がことさら発生しやすくなっていた。
【０００６】
このため、特に建築材料では、熱可塑性樹脂の成形板における、反りや波打つような不規則な変形のために、施工面にも不具合が生じていた。さらに、建築材料のような大型の成形板の場合には、成形板の全体を均一な速度で加熱させることが難しい。この加熱の斑のためにアニーリング効果にも斑が生じ、それゆえに反りや不規則な変形、物性のばらつき等が生じていた。
【０００７】
そこで、特開２００５−０４７１２６号公報は、「板状熱可塑性樹脂成形体をアニーリングする際に、該板状熱可塑性樹脂成形体の表裏面及び１対の両側面に、該板状熱可塑性樹脂成形体のアニーリングによる変形を防止する為の固定板を設置することを特徴とする、板状熱可塑性樹脂成形体のアニーリング方法」を開示している。
【特許文献１】特開２００５−０４７１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の特開２００５−０４７１２６号公報に開示されたアニーリング方法では、板状成形体の６面のうち、４面に固定板を設置して、板状成形体の４面を拘束してその変形を防いでいる。このため、固定板の設置が手間となっていた。
【０００９】
本発明は、上述した従来の問題を解決するため、簡便な熱可塑性樹脂板のアニーリング方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による熱可塑性樹脂板のアニーリング方法は、
所定形状を有する基材の表面に、多数の泡状穴部を形成して吸着面とした発泡樹脂シートを固定し、該発泡樹脂シートの吸着面に熱可塑性樹脂板を吸着固定させて一体化して、加熱し冷却することを特徴とする。
【００１１】
平坦な樹脂板をアニールする場合は、前記基材が、平坦な剛性板であることが好ましい。
【００１２】
所定形状を有する樹脂板をアニールする場合は、前記基材が、前記所定形状に変形されたガラス板もしくは金属板、または前記所定形状を有する金型であることが好ましい。
【００１３】
さらに、所定形状を有する樹脂板をアニールする場合、前記基材は、多数本のワイヤがそれぞれ平行で２次元に配列され、前記ワイヤ群の端面が任意の形状を形作れる自在構造により、前記所定形状を有していることが好ましい。
以上の場合、前記所定形状を有する樹脂板は、平板以外の所定形状に予め成形されている。
【００１４】
なお、本明細書において、熱可塑性樹脂板とは、板状体のみならず、シート形状やフィルム形状の熱可塑性樹脂を含む意味で用いるものとする。
【発明の効果】
【００１５】
以上のような構成により、本発明は、アニーリングする際の熱可塑性樹脂板の保持が簡単に行えるので、非常に簡便な熱可塑性樹脂板のアニーリング方法である。また、一般的なアニール温度よりも高い温度でも、アニール可能な方法でもある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明者は、アニーリングする際の熱可塑性樹脂板の保持固定方法について、検討した。試行錯誤の結果、熱可塑性樹脂板の一方の主表面を、多数の微小吸盤で実質的に全面的に固定し、アニーリングすることを考えた。
【００１７】
例えば、アクリル系樹脂を発泡させ、その表面に多数の泡状穴部を形成して吸着面とした発泡樹脂シートを、基準となる基材に接着剤や両面接着シートにより固定する。この発泡樹脂シートの吸着面に、熱可塑性樹脂板を吸着固定し、基材と一体化する。このとき、樹脂板の実質的に全面にて吸着固定するとよい。
【００１８】
発泡樹脂シートの基材への固定方法は、アニーリングの際の加熱によって特に問題を起こさないのであれば、接着剤や両面接着シートに限定されない。
【００１９】
また、発泡樹脂シートを両面タイプとし、この発泡樹脂シートを介して基材と樹脂板と吸着固定し、一体化してもよい。
【００２０】
基材として、ガラス板と一体化させた樹脂板を、例えば、オートクレーブ中で約１．５ＭＰａ（１５気圧）の加圧下で、温度１５０℃で９０分間加熱し、その後冷却した。その後オートクレーブから、ガラス板と一体化させた樹脂板を取出し、発泡樹脂シートから樹脂板を取外した。上述した熱履歴を受けているものの、発泡樹脂シートと樹脂板は溶着することもなく、何ら問題なく取外すことができた。このようにして、熱可塑性樹脂板をアニーリングした。
【００２１】
この熱可塑性樹脂板を観察したところ、外観に特に変化がなく、寸法的にはやや収縮していたが、平坦なガラス板の形状に倣い、平坦な形状を有する熱可塑性樹脂板としてアニーリングされていた。また、樹脂板には、反りや不規則な変形は観察されなかった。
【００２２】
本発明に用いられる吸着可能な発泡樹脂シートは、アクリル系樹脂、シリコーンゴム、シリコーンゲル、フッ素ゴム等の樹脂を原料とするとよい。好ましくは弾性樹脂を使用する。樹脂原料に空気などの気体を加えて機械的発泡機にかけ、フィルムシート上に展開し、乾燥させる。すると、その表面から気体が抜けたり泡が破壊して、開放された気泡、すなわち泡状穴部群が形成される。この泡状穴部群をそのまま残して加硫または架橋させると、各泡状穴部がそれぞれ微小吸盤となる。この微小吸盤の好ましい数は、１万〜３万個／ｃｍ2である。なお、発泡樹脂シート内には独立した泡が残っている。
【００２３】
微小吸盤の平均直径は１〜３００μｍの範囲が好ましい。発泡樹脂シートの吸着面には、粘着剤や接着剤を存在させない。粘着剤や接着剤は、加熱により、変質したり、変色したりして、問題を起こす。
【００２４】
なお、このような発泡樹脂シートは、以下のような商品名で市販されている。ゼオンＡＬシート（ゼオン化成（株））、ダイヤフィット（ダイヤミック（株））、ぴたっと君（大庫洋紙（株））などである。これら発泡樹脂シートは、接着剤などを用いていないので、剥がした跡に接着剤などが残らないという特徴を有している。
【００２５】
発泡樹脂シートの別の材料としては、ポリスチレン系エラストマー（例えば、旭化成工業社製商品名“タフプレン”、“タフテック”）、オレフィン系エラストマー（例えば、ＪＳＲ社製商品名“ダイナロンCEBC”、三井化学社製商品名“ミストラマー”）、ウレタン系エラストマー、エステル系エラストマー、アミド系エラストマー、塩素化ポリエチレン系エラストマー、Syn-1,2-ポリブタジエン、Trans-1,4-ポリイソプレン、フッ素系エラストマーなどが使用できる。これらは、工業調査会発行「プラスチック・データブック」１９９９年１２月１日、８５４〜８５７頁に記載されており、本発明においても、これらに記載されているポリマーを使用できる。
【００２６】
また、アニーリングの処理対象としてなる材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、またはポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などである。
【００２７】
このように本発明のアニーリング方法によれば、例えばポリプロピレン板（融点：１６０℃〜１６５℃、熱変形温度：１２４℃）やポリエチレンテレフタレートフィルム（融点：２５５℃、ガラス転移温度：７６℃〜７７℃）を１５０℃で９０分間の熱処理をしても、収縮はするが、変形しないので、好ましい。
【００２８】
これは、発泡樹脂シートとＰＰ板やＰＥＴフィルムとが、全面的に吸着し固定されており、基材の形状に倣ったままの状態で加熱し冷却されるので、変形を起こさないものと考えられる。
【００２９】
熱可塑性樹脂板をアニールする際に、発泡樹脂シートを用いて基材に吸着させておくと、熱変形しないということは、驚くべき現象である。その理由は、ＰＰ板やＰＥＴフィルムを単体で、例えば１５０℃で９０分間熱処理すると、必ず不規則に熱変形し、無定形になってしまうからである。
【００３０】
このように、本発明では、アニールする際の熱可塑性樹脂板を固定する方法に特徴を有する。加熱冷却の条件等については、アニールされる熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜選択するとよい。例えば、加熱温度としては、１００℃〜１５０℃の範囲が好ましい。
【００３１】
以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
（１）発泡樹脂シートの準備
アクリル共重合樹脂（大日本化学工業社製商品名“ＤＩＣＮＡＬ  ＭＥＰ−２０ＷＯ”）１０００ｇと、整泡剤（大日本化学工業社製商品名“ＤＩＣＮＡＬ  Ｍ−４０”）１００ｇと、増粘剤（大日本化学工業社製商品名“ＤＩＣＮＡＬ  ＭＸ”）１００ｇと、架橋剤メラミン樹脂（大日本化学工業社製商品）５０ｇを混合してアクリルエマルションとし、このアクリルエマルションを機械的発泡機に入れて空気を混入させ、発泡倍率１．５倍の気泡を含むアクリルエマルション液を調製した。
【００３２】
このアクリルエマルション液をナイフコーターにより、ポリエチレンテレフタレートのフィルムシート（幅３０ｃｍ、厚さ５０μｍ、長尺物）の一方の面上に、乾燥厚みで２００μｍとなるように塗布し、直後に１１０℃〜１４０℃まで９分間かけて乾燥しつつ架橋させた。その後、前記架橋されたアクリル系樹脂層の上に厚さ３０μｍのポリエチレンテレフタレート製の保護フィルムを被覆した。こうして、ポリエチレンテレフタレートのフィルムシートの片面に、アクリル系樹脂の発泡層が形成できた。
【００３３】
このアクリル系樹脂の発泡層表面には、気体が抜けたり泡が破壊したことにより形成された泡状穴部が１万〜３万個／ｃｍ2の割合で存在した。この発泡層の表面が吸着面として機能する。
【００３４】
このようにして発泡性アクリル樹脂からなる発泡樹脂シートを製造した。この発泡樹脂シートをガラス板に押付けると、８０〜９０ｋｇ／ｃｍ2の吸着力が得られた。
【００３５】
なお、上述したフィルムシートの裏面にも、このアクリルエマルション液を塗布し架橋させると、両面タイプの発泡樹脂シートとすることができる。
【００３６】
得られた発泡樹脂シートの断面模式図を図１に示す。図１（ａ）は片面タイプ、図１（ｂ）は両面タイプの発泡樹脂シートである。発泡樹脂シート（２）は、ポリエチレンテレフタレート製フィルムシート（２１）の表面に、アクリル系発泡樹脂層（２３）が形成されている。発泡樹脂層（２３）の表面には、泡状穴部による微小吸盤（２４）が多数形成され、内部には独立した気泡を含んでいる。このアクリル系樹脂層は、弾性を有する独立気泡を含んでなる発泡体である。
【００３７】
図２は、発泡樹脂シートの吸着面を、走査型電子顕微鏡（日立製作所製，Ｓ−４５００，加速電圧：５ｋＶ，撮影倍率：２５０倍）にて観察した写真である。複数の泡が合体されているところもあるが、基本的に独立した発泡体であることがわかる。個々の泡の境界は明瞭に観察され、微小吸盤として機能できることがわかる。
【００３８】
図３は、発泡樹脂シートの断面を、同じく走査型電子顕微鏡にて観察した写真である。複数の泡が合体されているところもあるが、発泡樹脂シートの厚み方向につながったような箇所は認められず、独立した発泡体であることが確認された。
【００３９】
（２）アニール方法
実施例１は、基材として平坦な剛性板を用いた例である。図４に示すように、上述の発泡樹脂シート（２）を、平坦な剛性板としてフロート法によるガラス板（４）に、接着剤（３）によって固定した。これに、ポリプロピレン板（１）を吸着させて一体化した。これを、オートクレーブに入れて、１５０℃で９０分間加熱した。その後、冷却して、一体化したガラス板とポリプロピレン板を取出して、それぞれを分離した。なお、ポリプロピレンの融点は１６０℃〜１６５℃であり、熱変形温度は１２４℃である。
【００４０】
このようにしてアニールされたポリプロピレン板は、寸法的には多少収縮したものの、フロートガラス板の形状を反映して、平坦な形状であった。
【００４１】
その後、アニールの有無の効果を確認する熱処理実験を実施した。幅１５ｍｍ、長さ５０ｍｍのＰＰ板を複数枚準備した。その半数に、上述したアニールを施した。こうして、アニールされたＰＰ板と、アニールされていないＰＰ板とを、ガラス板上に平置きして、その一端を粘着テープで固定した。これら２種類のＰＰ板に、一般的にポリプロピレンの最高使用温度より高い約１３０℃に６０分間保持し、その後徐冷する熱処理を施した。
【００４２】
この熱処理による寸法変化を確認したところ、本発明によりアニールされたＰＰ板では、熱処理の前後で長さに変化は認められなかった。しかし、アニールされていないＰＰ板では、熱処理後の長さが４９．６ｍｍと、収縮が認められた。この結果から、本発明により、熱可塑性樹脂板が十分にアニールされていることが確認できた。
【００４３】
以上の実施例１では、図４のようにしてガラス板と発泡樹脂シートとを固定したが、図１（ｂ）に示した両面タイプの発泡樹脂シート（２）を用いて、図５のような構成としてもよい。
【００４４】
（実施例２）
この実施例２では、実施例１の平坦な剛性板であるガラス板の代わりに、予め所定の曲率半径にて一次元に曲げ加工されたガラス板を用いて、樹脂板をアニールした例である。
【００４５】
図６に示したように、まず、曲げ加工されたガラス板（４）には接着剤（３）にて発泡樹脂シート（２）が固定され、さらにポリプロピレン板（１）を押付けて吸着固定して、一体化している。なお、ポリプロピレン板は、予め射出成形やプレス成形によって、前記所定の曲率半径にて一次元に曲げ加工しておいた。
【００４６】
このように一体化したガラス板とポリプロピレン板とを、オートクレーブに入れて、１５０℃で９０分間加熱した。その後、冷却して、一体化したガラス板とポリプロピレン板を取出して、それぞれを分離した。
【００４７】
このようにされたポリプロピレン板は、曲げ加工されたガラス板の形状に倣い、同様の曲率半径にて一次元に曲げられ形状を保ったままアニールされていた。なお、寸法的には多少収縮していた。
【００４８】
なお図６では、曲げ加工されたガラス板が上に凸の場合を示したが、もちろん下に凸であってもかまわない。
さらに、実施例２では、基材として曲げ加工されたガラス板を用いたが、図７に示したように、変形された金属板、例えばステンレス板（４）であっても、同様の結果が得られることは、いうまでもない。
【００４９】
実施例２では、所定形状として、円筒の一部分である部分円筒形という単純な形状としたが、これを、複雑な形状とすることも可能である。例えば、断面形状をＳ字状とすることもできるし、Ｊ字状とすることもできる。
【００５０】
（実施例３）
実施例３では、基材として任意形状の面を形作れる自在構造を有する型部材を用いる。
この自在構造型部材（５）は、以下のように構成されている。図８に示したように、まずワイヤ群保持板（５１）は、ワイヤ（５２）の直径とほぼ同じ孔径を有する貫通孔（５３）が多数、その主表面のほぼ全面に均等な間隔で形成されている。このワイヤ群保持板の各孔には、同じ長さのワイヤを挿入されている。これにより、各ワイヤの端面の群から面が構成される。
【００５１】
このとき、ワイヤと貫通孔とは、いわゆる中間嵌めの状態とするとよい。各ワイヤの端面を適宜押込むことで、任意形状とすることができ、しかもその形状が容易に変形せずに維持することができる。また目的の形状を有する型があれば、その型にこの自在構造を押付けることで、その形状を凸型または凹型として、写し取ることができる。
【００５２】
図８では、図面が複雑になるのを防ぐために、貫通孔（５３）の数を粗な状態で描き、ワイヤ（５２）も、ある一列のワイヤの端面が形成する包絡線（５４）がわかるように、縦横それぞれ一列のみを描いている。この図８から、２次元に多数本配列されたワイヤ群において、その端面の群が任意形状の面を構成することは、容易に理解されよう。
なお、このような構造に限られることなく、この目的を達成できる自在構造であればよい。例えば、多数本のワイヤを束ねて枠体で強く拘束する構造が挙げられる。
【００５３】
さらに、自在構造型部材（５）には、図９に示したように、各ワイヤの端面の群からなる面の一方に、ワイヤ群の端面に両面接着シート（３）によって発泡樹脂シート（２）が固定されている。発泡樹脂シート（２）の吸着面（２５）に、例えばポリプロピレン板（１）を押付けて、一体化することができる。
【００５４】
発泡樹脂シートは柔軟性を有しているので、発泡樹脂シートの吸着面も、ワイヤ群の端面が形成する表面が反映されたものになる。なお、発泡樹脂シートがワイヤ群の端面に固定されていることにより、この基材としては、任意形状とはいえ、連続な表面形状に制限を受ける。そこで、適宜、発泡樹脂シートを細かく分割しておけば、不連続な表面形状や変化の大きな表面形状にも対応することができる。
【００５５】
この基材の発泡樹脂シートの吸着面に、所定形状に成形された樹脂板を吸着固定し、加熱冷却することによって、アニーリングを行うことができる。
【００５６】
さらに本発明では、所定形状を有する金型に発泡樹脂シートを固定して、これを基材としてもよい。金型を用いる場合、その形状は段差など大きな形状の変化があってもよく、その場合は発泡樹脂シートを適宜分割して、金型に固定するとよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に用いる発泡樹脂シートの概略断面図である。
【図２】本発明に用いた発泡樹脂シートの吸着面を、走査型電子顕微鏡にて観察した写真である。
【図３】同発泡樹脂シートの断面を走査型電子顕微鏡にて観察した写真である。
【図４】実施例１のアニーリング方法を説明する断面模式図である。
【図５】実施例１の変形例を説明する断面模式図である。
【図６】実施例２のアニーリング方法を説明する断面模式図である。
【図７】実施例２の変形例を説明する断面模式図である。
【図８】実施例３のアニーリング方法に用いる自在構造型部材を説明する斜視図である。
【図９】実施例３のアニーリング方法を説明する側面模式図である。
【符号の説明】
【００５８】
１：樹脂板
２：発泡樹脂シート
２１：フィルムシート
２２：発泡層
２３：気泡
２４：微小吸盤
２５：吸着面
３：接着剤（両面接着シート）
４：剛性板（ガラス板、金属板など）
５：自在構造型部材
５１：ワイヤ群保持板
５２：ワイヤ
５３：貫通孔
５４：一列のワイヤの端面が形成する包絡線
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図２】
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【図３】
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