(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエチレンテレフタレート系樹脂を延伸配向および結晶化させて得られた延伸倍率が縦方向に２．５倍以上、横方向に２倍以上であって、結晶化度が３８％以上、５０％以下のシートを、
（ａ）シート加熱時間Ｘ（秒）とシート加熱温度Ｙ（℃）との関係が、
Ｙ≧２２０−１．５Ｘ
Ｘ≧１
（ｂ）圧空成形圧力が３．０ｋｇ／ｃｍ2 以上、６．０ｋｇ／ｃｍ2 以下
の条件で成形することを特徴とする二軸延伸ポリエチレンテレフタレートシートの成形方法。
【請求項２】
ポリエチレンテレフタレート系樹脂を延伸配向および結晶化させて得られた延伸倍率が縦方向に２．５倍以上、横方向に２倍以上であって、結晶化度が３８％以上、５０％以下のシートを、
（ａ）シート加熱時間Ｘ（秒）とシート加熱温度Ｙ（℃）との関係が、
Ｙ≧２３８−１．５Ｘ
Ｘ≧１
（ｂ）圧空成形圧力が３．０ｋｇ／ｃｍ2 以上、６．０ｋｇ／ｃｍ2 以下
の条件で成形することを特徴とする二軸延伸ポリエチレンテレフタレートシートの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
この発明は、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートシートの成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、物理的に非常に強靱な二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略す）シートを熱盤圧空成形やプレス成形で成形することは工業的生産上非常に困難とされていたが、特公昭６２−１８３３９号公報には、成形時に成形温度（Ｔ）＝２２０〜２４５℃、成形圧力（Ｐ）≧〔３０＋（２２０−Ｔ）／２〕ｋｇ／ｃｍ2 の条件で圧空成形する解決策が示されている。しかしながらこの条件は、実際成形圧力にすると約２０〜４０ｋｇ／ｃｍ2 という非常に高い圧空成形圧力をかけることにより成形を可能としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の二軸延伸ＰＥＴシートの成形方法においては、約２０〜４０ｋｇ／ｃｍ2 という非常に高い圧空成形圧力を必要とするため特殊な製造設備が必要となり、低コストのワンウェイ容器等の分野では実用化には至っていない。この発明の課題は、このように高い圧空成形圧力を必要とせず３．０〜４．５ｋｇ／ｃｍ2 という通常の熱盤圧空成形と同等の低い成形圧力で二軸延伸ＰＥＴシートを成形する方法を提供することである。
【０００４】
【課題の解決手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、ポリエチレンテレフタレート系樹脂を延伸配向および結晶化させて得られた延伸倍率が縦方向に２．５倍以上、横方向に２倍以上であって、結晶化度が３８％以上、５０％以下のシートを、
（ａ）シート加熱時間Ｘ（秒）とシート加熱温度Ｙ（℃）との関係が、
Ｙ≧２２０−１．５Ｘ
Ｘ≧１
（ｂ）圧空成形圧力が３．０ｋｇ／ｃｍ2 以上、６．０ｋｇ／ｃｍ2 以下
の条件で成形するようにしたのである。
【０００５】
また、特にＹ≧２３８−１．５Ｘとするのが好ましい。
【０００６】
【実施の形態】
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１にこの発明の成形方法で使用する熱盤圧空成形装置を示す。この装置は通常使用されている熱盤接触によるシート加熱式の圧空成形装置である。図１(イ) に示すように、シートＳを挟んで成形型１０と熱盤２０が対向して配置され、シートＳは矢印方向に間欠的に送られる。前記成形型１０には複数のキャビティ１１が設けられ、このキャビティ１１の内面には給排気孔１２が多数設けられている。一方熱盤２０にもその表面２１に開口する給排気孔２２が多数設けられている。
【０００７】
シートＳの成形に際しては、図１(ロ) に示すように、熱盤２０の給排気孔２２から真空引きしてシートＳを熱盤２０に密着させヒータ２３によって加熱する。このとき成形キャビティ１１の給排気孔１２から圧力気体を供給して密着作用を補助してもよい。次いで図１(ハ) に示すように、熱盤２０の給排気孔２２から圧力気体を供給して、軟化したシートＳを成形型１０のキャビティ１１に押し付けて成形する。このとき、キャビティ１１の給排気孔１２から真空引きして成形性を高めることができる。最後に、図１(ニ) のように、キャビティ１１の給排気孔１２から圧力気体を排出して離型する。
【０００８】
上記のように、シートＳの加熱方法は、シート全体の均一加熱を必要とするため、熱盤による直接加熱方法が最も適している。間接加熱方法ではシートの加熱むらが発生しやすく、極端な場合、加熱不足の部分が成形中に破れてしまう。
【０００９】
そして、下記式の範囲から選ばれた条件で成形を行なうことが肝要である。即ち、シート加熱時間Ｘ（秒）とシート加熱温度Ｙ（℃）との関係が
Ｙ≧２２０−１．５Ｘ
Ｘ≧１
この条件の範囲内で成形する限り、圧空成形圧力は最低３．０ｋｇ／ｃｍ2 と非常に低い圧力で十分成形可能となる。この成形方法により得られる成形品は、耐熱性（１００℃以上で変形が始まるがそれ以上高温域でも大きく変形は進まず、２３０℃の高温でも溶けたり穴が空いたりすることは無い）、透明性、引張強度、衝撃強度、ガスバリア性、保香性等に優れた特性を示す。このシート加熱温度とシート加熱時間の条件が上記範囲を外れて下回れば十分成形ができず、細部の形状の再現性が不十分となる。
【００１０】
また、特に下記式の範囲から選ばれた条件で成形を行なうと優れた成形品が得られる。即ち、シート加熱時間Ｘ（秒）とシート加熱温度Ｙ（℃）との関係が
Ｙ≧２３８−１．５Ｘ
Ｘ≧１
この条件の範囲内で成形する限り、圧空成形圧力は最低３．０ｋｇ／ｃｍ2 と非常に低い圧力で十分成形可能となる。さらにこの条件範囲で成形した場合、後述の実施例で示すとおり、１６０℃に加熱したシリコーンオイルバスに成形品を２０分浸漬した場合の容積変化率が１０％未満である耐熱性が非常に優れた成形品を得ることができる。この成形品は透明性、引張強度、衝撃強度、ガスバリア性、保香性等にも優れた特性を示す。このシート加熱温度とシート加熱時間の条件が上記範囲を外れて下回れば、成形は可能でも、成形品の耐熱性は大きく低下する。
【００１１】
なお、上記の成形方法において、圧空成形時間は通常の汎用樹脂シートの成形と同様に数秒程度で成形可能であり、極端に長くしてもコストが掛かるだけで大きな効果は得られない。また圧空成形圧力が３ｋｇ／ｃｍ2 未満では成形が十分できない。さらに圧空成形圧を高くする分には問題は無いが、６ｋｇ／ｃｍ2 より高くすると、成形時の空気漏れ等が発生し易くなるため、成形機や金型の改造が必要となり設備コストが高くつき好ましくない。
【００１２】
この発明で使用するＰＥＴ樹脂は、単独重合およびＰＥＴの特徴を損なわない程度の共重合体（例えば８５モル％以上ＰＥＴ単位を含んだ樹脂）であり、これを公知の二軸延伸結晶化ポリエステルフィルムの製造方法により二軸配向および結晶化させ、シート状に成膜したものである。なお、延伸結晶化させたＰＥＴシート（フィルムを含む）の結晶化度が３８％未満では耐熱性が悪くなり、５０％を越えると材料の伸びが悪く成形できないので好ましくない。結晶化度は以下の式に基づいて導かれたものである。
【００１３】
結晶化度Ｘｃ＝ｄｃ（ｄ−ｄａ）／ｄ（ｄｃ−ｄａ）
ここでｄａ（完全非結晶時の密度）＝１．３３５
ｄｃ（完全結晶時の密度）＝１．５０１
ｄ＝サンプルの密度
また、これらの素材からなる二軸延伸ＰＥＴシートは、必要に応じて帯電防止剤、防曇剤、界面活性剤、セラミックコート、アルミ蒸着やガラス繊維等のフィラー等有機物および無機物を添加することは任意である。さらに、この樹脂層に少なくとも１層のバリア層を設けることもできる。このバリア層の樹脂としては、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、各種ナイロン等があげられる。なお、二軸延伸ＰＥＴシートの厚さは、通常７０〜５００μであり、特にこの発明の成形方法に適している厚みは１５０〜３５０μである。
【００１４】
この発明において、上記範囲で任意の延伸倍率、結晶化度に調整した二軸延伸ＰＥＴシート成形時のシート加熱温度は２００〜２４５℃である。この温度が２００℃未満では、樹脂が十分伸びず、圧空成形によって成形することは困難である。また、２４５℃より高い温度では、シートが溶融状態になり熱盤に付着してしまい成形できない。
【００１５】
【実施例１】
２種の成形型を用い図２及び図３に示す容器を以下の成形条件により熱盤圧空成形した。
【００１６】
成形条件は、金型温度６０℃、成形圧力３．５ｋｇ／ｃｍ2 、圧空成形時間８秒であった。
【００１７】
使用した材料は結晶化度４０％の二軸延伸ＰＥＴシート（ユニチカ社製エンブレット）でシートの厚みは２５０μであった。成形された容器の状態を目視で観察した結果を図４に示す。
【００１８】
【実施例２】
実施例１で使用した図３の容器を成形する金型を用い次の成形条件により熱盤圧空成形した。
【００１９】
成形条件は、金型温度６０℃、成形温度２３０℃、シート加熱時間８秒、圧空成形時間８秒であった。
【００２０】
使用した材料は結晶化度４０％の二軸延伸ＰＥＴシート（ユニチカ社製エンブレット）でシートの厚みは２５０μであった。成形された容器の状態を図５に示す。
【００２１】
【実施例３】
実施例１で使用した図３の容器用金型を用い以下の成形条件により熱盤圧空成形した３種類の成形品について耐熱性試験を実施した。試験方法は様々な温度に加熱したシリコーンオイルバスに各成形品を２０分浸漬した時の容積変化率（％）を測定した。
【００２２】
成形条件は、金型温度６０℃、成形圧力３．５ｋｇ／ｃｍ2 、圧空成形時間８秒であった。
【００２３】
使用した材料は結晶化度４０％の二軸延伸ＰＥＴシート（ユニチカ社製エンブレット）でシートの厚みは２５０μであった。なお、各サンプルのシート加熱時間は８秒、加熱温度はサンプル１が２２０℃、サンプル２が２３０℃、サンプル３が２３５℃であった。結果を図６に示す。サンプル２、３の成形品は、１６０℃でも容積変化率が１０％以下と優れた耐熱性を示した。容積変化率が１０％以下では容器の変化はあまり目立たなかった。
【００２４】
【実施例４】
内径２３０ｍｍ、深さ１０ｍｍの円錐台形キャビティを有する金型により、実施例１と同条件で成形温度と加熱時間を図７の通り変化させ、各々の成形品の底面平坦部分について以下の昇温収縮テストを実施した。即ち、熱分析装置により、成形後のサンプル片（５ｍｍ×２０ｍｍ×０．０２４ｍｍ）の一端を固定し、もう一端に４１７ｇ／ｃｍ2 の荷重を掛けた状態で、雰囲気温度を３０から２３０℃に５℃／分の速度で上昇させ、サンプルの膨張・収縮率（ｄＬ／Ｌ）を測定した。なお、横方向は縦方向に比べ加熱収縮が小さいため省略した。
【００２５】
シート加熱時間一定（８秒）でシート加熱温度を変化させた時の収縮率の比較を図８に示した。また、加熱温度と加熱時間共に変化させた時の収縮率の比較を図９に示した。図から分るように２３５℃・加熱時間８秒の成形条件での成形品は２２０℃時点での収縮率が１％以下と高温環境下で優れた寸法精度を示した。
【００２６】
【発明の効果】
この発明の成形方法によれば、以上のように、シート加熱温度と時間を制御することにより、通常の熱盤圧空成形による成形圧力でも二軸延伸ＰＥＴシートを成形することが可能となり、成形設備や成形金型は、従来汎用樹脂シートの成形に使用している一般的な熱盤圧空成形装置及び金型を使用することができるため、既存金型をそのまま転用して成形可能であり、新規投資無しで生産することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の成形方法の一例を示す断面線図
【図２】実施例１の製品形状を示す(イ) 平面図及び(ロ) 断面図
【図３】実施例１の製品形状を示す(イ) 平面図及び(ロ) 断面図
【図４】実施例１のシート加熱温度と時間及び成形状態を示す表
【図５】実施例２の成形圧力と成形状態を示す表
【図６】実施例３の試験結果を示すグラフ
【図７】実施例４のシート加熱温度と時間を示す表
【図８】実施例４の試験結果を示すグラフ
【図９】実施例４の試験結果を示すグラフ
【符号の説明】
１０  成形型
１１  キャビティ
１２  給排気孔
２０  熱盤
２１  熱盤表面
２２  給排気孔
２３  ヒータ
Ｓ  シート
【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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