(57)【要約】【課題】単層ダイとフィードブロックを組み合わせて多層シートを製膜する際、単層ダイのフィード側で各層の厚みが不均一とならない多層シートの製造方法および押出装置を提供する。【解決手段】単層ダイの上流側に設けたフィードブロックにより少なくとも２種類の熔融樹脂を合流させて単層ダイから押出して多層シートとする多層シートの製造方法において、単層ダイは熔融樹脂の供給部と熔融樹脂を吐出するマニホールドとこの両者をつなぐスロープが設けられた流路とからなり、熔融樹脂が該スロープが設けられた流路を通りマニホールドから吐出されることを特徴とする多層シートの製造方法。【選択図】        図３
2004330506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単層ダイの上流側に設けたフィードブロックにより少なくとも２種類の熔融樹脂を合流させて単層ダイから押出して多層シートとする多層シートの製造方法において、単層ダイは熔融樹脂の供給部と熔融樹脂を吐出するマニホールドとこの両者をつなぐスロープが設けられた流路とからなり、熔融樹脂が該スロープが設けられた流路を通りマニホールドから吐出されることを特徴とする多層シートの製造方法。
【請求項２】
スロープの長さＬが５〜２００ｍｍ、高さＨが５〜１５０ｍｍである、請求項２に記載の多層シートの製造方法。
【請求項３】
スロープがその一部に曲率Ｒが５〜３０の丸みを有する、請求項１または２に記載の多層シートの製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の多層シートの製造法により５層以上の層からなる多層シートを製造する、多層シートの製造方法。
【請求項５】
単層ダイがサードフィード式である、請求項１乃至３のいずれかに記載の多層シートの製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の多層シートの製造方法により製造された多層シート。
【請求項７】
単層ダイの上流側に設けたフィードブロックにより少なくとも２種類の熔融樹脂を合流させて単層ダイから押出して多層シートとする多層シートの製造装置において、単層ダイは熔融樹脂の供給部と熔融樹脂を吐出するマニホールドとこの両者をつなぐスロープが設けられた流路とからなり、熔融樹脂が該スロープが設けられた流路を通りマニホールドから吐出されることを特徴とする多層シートの製造装置。
【請求項８】
単層ダイの上流側に設けたフィードブロックにより少なくとも２種類の熔融樹脂を合流させて単層ダイから押出して多層シートとしこれを延伸して多層フィルムとする多層フィルムの製造方法において、単層ダイは熔融樹脂の供給部と熔融樹脂を吐出するマニホールドとこの両者をつなぐスロープが設けられた流路とからなり、熔融樹脂が該スロープが設けられた流路を通りマニホールドから吐出されることを特徴とする多層フィルムの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の多層フィルムの製造法により製造された多層フィルム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多層シートの製造方法および押出装置に関する。更に詳しくは、単層ダイとフィードブロックを組み合わせて多層シートを製膜する際、単層ダイのフィード側で各層の厚みが不均一とならない多層シートの製造方法および押出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂の多層シートを製造する方法の１つに共押出法があり、この方式としてマルチマニホールド方式やフィードブロック方式がある。
【０００３】
マルチマニホールド方式は複数の熔融樹脂の流れがそれぞれのマニホールドに入り別々に幅方向に展開されてダイの出口直前で合流するものである。一方フィードブロック方式は複数の熔融樹脂の流れをフィードブロック内で合流させてからダイのマニホールドで幅方向に展開するものである。
【０００４】
しかし、このマルチマニホールドダイはダイの構造の複雑さから１台当たりの価格が高く、また多種多様な銘柄を製造するには製品幅ごとに大きさや幅のことなるダイを保有しなければならず、汎用性がない。
【０００５】
また、単層ダイとフィードブロックを組み合わせて多層シートを共押出しする方法は、安価である反面、シート幅方向の各層厚みの分布を制御するのが非常に難しい。
【０００６】
多層シートの共押出装置で各層間の幅方向の熔融樹脂量を制御し多層シートの各層の厚みを制御する方法が、特開平７−２４１８９７号公報に提案されている。すなわち、フィードブロック内に設けた層厚調整具の切り欠き形状を変化させることで樹脂が流れる流路幅を調整し、流量を局部的に変化させ多層シートの各層の幅方向の厚み分布を均一にしようとする押出装置である。しかし、この方法では樹脂の組み合わせや吐出量の条件に変更があった場合、銘柄に応じて層厚調整具の形状を変更する必要があり、従ってフィードブロックを交換するロスを生じる問題がある。また、２層や３層シートであればそれぞれの流路に層厚調整具を取り付け厚みを調整できるが、２００層や３００層の多層シートになると個別に層厚調整具を取り付けることは困難である。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２４１８９７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は多層シートの押出装置を開発するに当たり、従来のダイでは図９（ｂ）に示すように、フィード側の位置で２層の厚み比が変化してしまう問題があることが判ってきた。さらに図１０（ｂ）に示すように、２０１層シートでも同じように各層の厚みの分布がフィード側の位置で変化してしまい、これによってシートの性能が満足できず幅歩留まりが悪い問題があることが判った。
【０００９】
本発明の課題は、単層ダイとフィードブロックを組み合わせて多層シートを製膜する際、単層ダイのフィード側で各層の厚みが不均一とならない多層シートの製造方法および押出装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、単層ダイの上流側に設けたフィードブロックにより少なくとも２種類の熔融樹脂を合流させて単層ダイから押出して多層シートとする多層シートの製造方法において、単層ダイは熔融樹脂の供給部と熔融樹脂を吐出するマニホールドとこの両者をつなぐスロープが設けられた流路とからなり、熔融樹脂が該スロープが設けられた流路を通りマニホールドから吐出されることを特徴とする多層シートの製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を引用して本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の一つの実施形態を例示である。２層シートの押出装置のうち押出機からキャスティングドラムまでを示している。
【００１２】
２層シートの押出装置は、２層シートの表層となる樹脂の流れ方向の上流側から順に押出機１、ギアポンプ２、フィルター３、ポリマーパイプ４ａ、同様に２層シートのコア層となる樹脂の流れ方向の上流側から順に押出機５、ギアポンプ６、フィルター７、ポリマーパイプ４ｂとなっており、フィードブロック９の内部で２つの熔融樹脂を合流させ単層ダイ１０からシート状に熔融樹脂１１を２層シートとして押し出す構成となっている。
【００１３】
樹脂として例えばポリエチレンテレフタレートを用いる場合には、さらにキャスティングドラム８で冷却して未延伸多層シートとし、図示しない延伸装置によって縦延伸および／または横延伸を施して多層フィルムとすることができる。
【００１４】
図２は本発明の一つの実施形態の例示である。フィードブロックと単層ダイの正面図、およびダイの側面図を示している。単層ダイ１０はサイドフィード式であり、ダイの片側に樹脂の供給口１２を有するものを例示している。Ｂ−Ｂ矢視はダイの幅方向のフィード側の位置を示している。また１３は単層ダイのマニホールド、１４はダイ首角部である。
【００１５】
図５は、図２のＡ−Ａ断面の矢視図であり本発明の一つの実施形態を例示した２層フィードブロックの断面を示している。表層側の樹脂は４ａと連結した１６ａの流路を通り、１６ｂの流路を流れるコア層側の樹脂と合流し、単層ダイの供給部１２へと導かれる。
【００１６】
図４は従来の単層ダイのダイ首角部１４を拡大した図である。２層の構成を保って供給部１２からマニホールドへ進入した樹脂は、矢印で示した通りか角部で廻りこんでしまい、図９（ｂ）に示すとおりダイのフィード側の位置で各層の厚み比が変化してしまう。
【００１７】
図３左図は本発明の一つの実施形態を示した単層ダイのダイ首角部１４の拡大した図であり、１４で示す部分にスロープをつけることで図９（ａ）のように幅方向に均一な２層シートを製造できる。スロープの長さＬは好ましくは５〜２００ｍｍ、さらに好ましくは１０〜１５０ｍｍである。５ｍｍより小さいと回りこむ流れを抑制する効果が少なく、２００ｍｍより大きいと閉空間であるため加工しにく好ましくない。スロープの高さＨは好ましくは５〜１５０ｍｍ、さらに好ましくは、１０〜１００ｍｍである。５ｍｍより小さいと回りこむ流れを抑制する効果が少なく、１５０ｍｍより大きいとダイが大型化して均一加熱が困難であったり樹脂の滞留時間が長くなり劣化物が発生する心配があり好ましくない。
【００１８】
また、流れを乱さないためスロープの一部に丸みを持たせることが好ましく、この曲率Ｒは好ましくは５〜３０ｍｍ、さらに好ましくは１０〜３０ｍｍである。５ｍｍより小さいと樹脂の流れを乱す可能性があり、３０ｍｍより大きい必要は特にないからである。
【００１９】
単層ダイの樹脂供給部１２は一般に円形であることが多く、その直径は圧損が高くならないように、また滞留時間が長すぎないようにする観点から２０〜５０ｍｍが好ましい。図３右図にＤ断面の図を示すが、スロープの部分の断面は加工の容易性と、層構成を乱さないことを満足するように、供給部１２とおよそ半径が同じ半円形を維持しつつ堀り込むことが好ましい。また、スロープの両端の終点は、円形または平面とつなぐことになるが、ペーパー等で磨いての手仕上げ研磨になることが多く、形状は指定しにくいが滑らかにつなぐことが必要である。
【００２０】
図１に示す単層ダイ１０は、公知のダイを使用することができ、材質はステンレス鋼が好ましく、ＳＵＳ６３０やＳＵＳ４２０を例示できる。また、ダイの構成は、本発明のスロープ加工を施すダイ本体と、吐出口のギャップをＡリップおよびＢリップで形成する３ピース構造のものを例示できる。
【００２１】
本発明の効果は供給部１２がダイの片側一方にあるサイドフィード式ダイで顕著に発現するため、サイドフィード式ダイを用いることが好ましい。この他、供給部がダイの中央にあるＴダイであっても問題なく適応できる。
【００２２】
図５に２層フィードブロック９の断面を示す。２層の場合、およそ断面が矩形の表層側流路１６ａとコア層が流路１６ｂを設け、２つの熔融樹脂、場合により３つ以上の熔融樹脂を予め合流させ単層ダイに供給する。また、図７に示すように、他の目的で層厚み調整具を取り付けるタイプでも良い。また、３層の場合は図示省略したが、たとえば図５で表層の流路１６ａをコア層の流路と対向する側に設けることができる。
【００２３】
以上は２層や３層シートについて説明してきたが、これより層数が多い場合について説明する。
【００２４】
図１０は２０１層シートの断面を示したものであり、図１０（ｂ）は単層ダイのフィード側で厚み方向に各層厚みが変化していることを示している。多層シートにおいて樹脂の屈折率差と界面による多重干渉を利用して、ある特定の波長を反射したり、可視光のある波長を反射することで色付きシートを製造できる。
【００２５】
図８は、図４に示す従来ダイを用いて２０１層シートを製造し、その反射率を測定したものであり、（ａ）はシート幅方向のセンター、（ｂ）はシート幅方向のフィード側の反射率である。センター（ａ）では反射波長が約５５０ｎｍでピークをもち緑色の波長を反射をできているが、フィード側では各層厚みの比率が図１０（ｂ）のように変化するため、反射率が低くピークもはっきりしないためシートに赤、緑、青の混在した色ムラがでてしまう問題があった。
【００２６】
このように２０１層シートでも、２層シートと同様の層構成の問題が従来は発生していたが、本発明を適用することで解消できる。
【００２７】
図６は２０１層フィードブロック９の構造を示す斜視図であり、隔壁と隔壁の間の狭い流路に、２つの熔融樹脂を交互に流し合流させるものを例示している。
【００２８】
本発明において多層シートを構成する樹脂は、延伸可能なポリマーを主成分とする熱可塑性樹脂を用いることができ、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリブチレンテレフタレートのような芳香族ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリスチレンのようなポリビニル、ナイロン６（ポリカプロラクタム）、ナイロン６６（ポリ（ヘキサメチレンジアミン−ｃｏ−アジピン酸））のようなポリアミド、ビスフェノールＡポリカーボネートのような芳香族ポリカーボネート、ポリスルフォン等の単独重合体或いはこれらの共重合体を主成分とする樹脂を挙げることができる。共重合成分としては、イソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート、２，６−ナフタレンジカルボン酸共重合ポリエチレンテレフタレートを例示できる。上記熱可塑性樹脂の中では、延伸による分子配向が可能な芳香族ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミドが好ましく、分子が二軸配向した際に光学的、機械的、熱的特性が優れたものになるポリエチレン−２，６−ナフタレートも好ましい。これらの樹脂には、必要に応じて対候材や滑材、帯電防止剤、顔料などの添加剤が配合されていても良い。
【００２９】
本発明の多層シートは、従来から知られ用いられる方法で未延伸の多層シートを所定の温度で、縦および／または横方向に延伸し、所定の温度で熱処理し、必要によっては熱弛緩処理し、また必要によっては再縦および／または再横延伸し巻き取り、多層フィルムとすることができる。多層フィルムの製造工程中、または製造後にフィルムに塗液を塗布し乾燥する工程を設けても良い。
【００３０】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を更に説明する。尚、例中の物性値の測定、および製膜性の評価は下記の方法とした。
（１）各層の厚み
シートサンプルを三角形に切り出し、包理カプセルに固定後、エポキシ樹脂にて包理した。そして、包理されたサンプルをミクロト−ム（ＵＬＴＲＡＣＵＴ−Ｓ）で縦方向に平行な断面をおよそ５０ｎｍ厚みの薄膜切片にしたあと、透過型電子顕微鏡を用いて、加速電子１００ｋｖにて観察・投影し、写真から各層の厚みを測定し、各層の厚みを測定した。
【００３１】
（２）２０１層シートの反射率の測定
島津製作所製分光光度計ＭＰＣ−３１００を用い、各波長でのアルミ蒸着したミラーとの相対鏡面反射率を波長３５０〜２１００ｎｍの範囲で測定する。波長が４５０〜６５０ｎｍのうち反射率の最大値を読み取った。
【００３２】
［実施例１］
図１に示す構成の押出装置、図３に示す単層ダイ、図５に示す２層フィードブロックを用い２層シートを製膜した。
【００３３】
表層の原料樹脂として固有粘度（オルトクロロフェノール、３５℃）０．６５ｄｌ／ｇのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を、コア層側の樹脂として固有粘度（オルトクロロフェノール、３５℃）０．６４ｄｌ／ｇのイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレートで共重合成分が１２モル％のものをそれぞれ準備した。
【００３４】
表層の原料樹脂を押出機１に投入し、ギアポンプ２で１８０Ｋｇ／ｈｒに計量、続くフィルター３で濾過しおよそ２８０℃の温度でフィードブロックに導いた。一方、コア層側の原料は押出機５に投入し、ギアポンプ６で１２５０Ｋｇ／ｈｒに計量、続くフィルター７で濾過しおよそ２８０℃の温度でフィードブロックに導いた。
【００３５】
次いで吐出幅が１２００ｍｍ、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｈ＝５０ｍｍ、Ｒ＝１０ｍｍの単層ダイ１０から押し出して多層シートとし、これをを１１５℃、３．２倍で縦延伸した後、１２５℃、３．４倍で横延伸し、更に１６０℃で熱固定し、両端の耳を１００ｍｍずつ切り落とした後、製品部の２層フィルムを得た。
【００３６】
得られた厚み１４μｍのフィルムの幅方向うちダイのフィード側の端から１００ｍｍ、センター、もう一方の端から１００ｍｍ（反フィード）の各３箇所で表層の厚みを測定し表１に示した。これは幅方向に各層厚みが均一な２層フィルムであった。
【００３７】
［実施例２］
図１に示す構成の押出装置、図３に示す単層ダイ、図６に示す２０１層フィードブロックを用い２０１層フィルムを製膜した。
【００３８】
最表層の原料樹脂として固有粘度（オルトクロロフェノール、３５℃）０．６５ｄｌ／ｇのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を、コア層の原料樹脂として固有粘度（オルトクロロフェノール、３５℃）０．６４ｄｌ／ｇのイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレートで共重合成分が１２モル％のものをそれぞれ準備した。
【００３９】
最表層の原料樹脂を押出機１に投入し、ギアポンプ２で７００Ｋｇ／ｈｒに計量、続くフィルター３で濾過しおよそ２８０℃の温度でフィードブロックに導いた。一方、コア層の原料樹脂を押出機５に投入し、ギアポンプ６で７００Ｋｇ／ｈｒに計量、続くフィルター７で濾過しおよそ２８０℃の温度でフィードブロックに導びき、最表層の熔融樹脂とコア層の熔融樹脂を交互に２０１層に重ねた。
【００４０】
次いで吐出幅が１２００ｍｍ、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｈ＝５０ｍｍ、Ｒ＝１０ｍｍの単層ダイ１０から押し出して２０１層シートとし、これを１１５℃、３．８倍で縦延伸した後、１２５℃、４．２倍で横延伸し、更に２２０℃で熱固定し、両端の耳を１００ｍｍずつ切り落とした後、製品部の２０１層フィルムを得た。得られた厚み１６μｍのフィルムの幅方向うちダイのフィード側の端から１００ｍｍ、センター、もう一方の端から１００ｍｍ（反フィード）の各３箇所で前述の反射率を測定し表１に示した。これは幅方向に反射率が均一な２０１層フィルムであった。
【００４１】
［比較例１］
図４に示すダイを用いた以外は実施例１と同様に製膜した。結果を表１に示した。得られた２層フィルムはフィード側で表層が厚くなり、製品規格外であった。
【００４２】
［比較例２］
図４に示すダイを用いた以外は実施例２と同様に製膜した。結果を表１に示した。得られた２０１層フィルムはフィード側の反射率が小さく、他の部分に比べて色も薄かった。
【００４３】
【表１】
2004330506.tif 000003
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、幅方向に各層の厚みが均一な多層シートおよび多層フィルムを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施形態を例示した多層シートの押出装置のうち押出機からキャスティングドラムまでを示している。
【図２】本発明の一つの実施形態を例示したフィードブロックと単層ダイの正面図、およびダイの側面図を示している。
【図３】本発明の一つの実施形態を例示したダイ首角部の拡大図である。
【図４】従来のダイ首角部の拡大図である。
【図５】図２のＡ−Ａ断面における２層フィードブロックの断面図である。
【図６】２０１層フィードブロックの斜視図である。
【図７】図２のＡ−Ａ断面における２層フィードブロックの断面図であり、層厚調整具をつけたものである。
【図８】従来ダイを用いてできた２０１層フィルムの可視光反射率を測定した結果の図であり、（ａ）はフィルムセンターの反射率、（ｂ）はフィード側の反射率である。
【図９】図２のＣ−Ｃ断面における２層フィルムの図であり、（ａ）は層構成が正常な場合、（ｂ）は従来ダイの場合である。
【図１０】図２のＣ−Ｃ断面における２０１層フィルムの図であり、（ａ）は層構成が正常な場合、（ｂ）は従来ダイの場合である。
【符号の説明】
１：表層側の押出機
２：表層側のギアポンプ
３：表層側のフィルター
４ａ：表層側のポリマーパイプ
４ｂ：コア層側のポリマーパイプ
５：コア層側の押出機
６：コア層側のギアポンプ
７：コア層側のフィルター
８：キャスティングドラム
９：フィードブロック
１０：単層ダイ
１１：多層シート
１２：ダイへの供給部
１３：マニホールド
１４：ダイ首角部
１５：層厚調整具
１６ａ：表層側の樹脂流路、または表層側の樹脂
１６ｂ：コア層側の樹脂流路、またはコア層側の樹脂
Ａ−Ａ：フィードブロックの断面位置
Ｂ−Ｂ：ダイのフィード側の断面位置
Ｃ−Ｃ：未延伸シートの断面位置
Ｄ：ダイ首角部１４の断面位置
Ｈ：スロープの高さ
Ｌ：スロープの長さ
Ｒ：スロープの曲率
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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１０】
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