(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単量体または単量体を含む液状組成物を封入するために所定の間隙をもって対向した一対の伝熱板からなる鋳型と、前記伝熱板の非接液面に配設され熱媒が流れる複数のヒートパイプとを備え、前記一対の伝熱板は、それぞれ補強フレームに複数のジャッキボルトによって保持されており、前記ジャッキボルトは、一端が補強フレームに該補強フレームから前進・後退自在に取付けられると共に、他端にフランジ部が設けられ、このフランジ部が伝熱板の面に沿った縦方向および横方向にスライド自在に係止する被係止部を前記伝熱板の非接液面に設けた、プラスチックシートの製造装置。
【請求項２】
前記伝熱板がステンレス板である請求項１記載の製造装置。
【請求項３】
前記ヒートパイプが断面四角形の角形ヒートパイプである請求項１または２記載の製造装置。
【請求項４】
前記ヒートパイプが熱伝導性の接着剤にて前記伝熱板の非接液面に接着されている請求項１〜３のいずれかに記載の製造装置。
【請求項５】
前記一対の伝熱板は、それぞれ非接液面の縦方向および横方向に複数配設したジャッキボルトによって保持されている請求項１〜４のいずれかに記載の製造装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の製造装置において、ジャッキボルトを操作して鋳型となる一対の伝熱板の水平出しを行った後、単量体または単量体を含む液状組成物を前記一対の伝熱板の間に封入し、この伝熱板の非接液面に取付けられた複数のヒートパイプ内に熱媒を流して伝熱板を加熱し前記単量体または単量体を含む液状組成物の鋳型重合を行うことを特徴とするプラスチックシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳型重合法を利用して、特にサイズの大きなプラスチックシートを製造するのに適したプラスチックシートの製造装置と製造方法に関する。
【従来の技術】
【０００２】
２枚の鋳型の間で、メチルメタクリレート単量体またはメチルメタクリレート単量体とその重合体を含む液状組成物（通常、シロップと呼ばれる）を重合させてメタクリル樹脂板を製造する方法は、鋳型重合法または注型重合法としてよく知られている。前記鋳型としては、主にガラス板またはステンレス板が使用されている。
【０００３】
鋳型重合法では、図３に示すように、鋳型である上板５０および下板５１の間に、型枠となるシール材５３を配置して重合成形用セル５４となし、このセル５４内に成形材料５２を封入し、さらに得られる成形シートの厚さを規制するために、セル５４の周縁に多数のクランプ５５を嵌めこんだ状態で、重合工程に搬送し、空気浴または水浴中で加熱してメタクリル樹脂板等のプラスチックシートを得る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
製造するプラスチックシートのサイズが大きい場合（例えば一辺が１０ｍ近いシートの場合）、大きな重合成形用セル５４を準備し、これに成形材料５２を封入し、重合工程に搬送して、空気浴または水浴中で加熱し重合させる必要があるため、運搬等の取扱いが非常に困難であり、さらに重合工程に大型の熱風炉等が必要となり、設備費が膨大なものになる。
また、成形材料５２を封入した重合成形用セル５４を空気浴で加熱し重合させる場合、製造する成形シートのサイズが大きいほど、またシート厚が大きいほど、成形シートの厚さ分布が大きくなるという問題がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、たとえサイズの大きなプラスチックシートであっても、大型の設備を必要とせずに簡単に製造することができ、かつシートの厚さ分布差を小さくすることができるプラスチックシートの製造装置および製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のプラスチックシートの製造装置は、単量体または単量体を含む液状組成物を封入するために所定の間隙をもって対向した一対の伝熱板からなる鋳型と、前記伝熱板の非接液面に配設され熱媒が流れる複数のヒートパイプとを備え、前記一対の伝熱板は、それぞれ補強フレームに複数のジャッキボルトによって保持されており、前記ジャッキボルトは、一端が補強フレームに該補強フレームから前進・後退自在に取付けられると共に、他端にフランジ部が設けられ、このフランジ部が伝熱板の面に沿った縦方向および横方向にスライド自在に係止する被係止部を前記伝熱板の非接液面に設けたことを特徴とする。
【０００７】
このように、本発明によれば、鋳型となる一対の伝熱板の非接液面に複数のヒートパイプを設け、このヒートパイプ内に熱媒を流すようにしたので、熱媒の熱がヒートパイプから伝熱板に伝わり、この熱で一対の伝熱板間に封入された単量体または単量体を含む液状組成物を加熱し重合させることができる。
【０００８】
また、本発明によれば、前記一対の伝熱板は、それぞれ補強フレームに複数のジャッキボルトによって保持されると共に、前記ジャッキボルトは、一端が補強フレームに該補強フレームから前進・後退自在に取付けられ、他端にフランジ部が設けられ、このフランジ部が伝熱板の面に沿った縦方向および横方向にスライド自在に係止する被係止部を前記伝熱板の非接液面に設ける。これにより、伝熱板の水平度および平坦度をジャッキボルトを操作することによって調整することができ、かつ伝熱板のたわみも補正できるため、製造されるシートの厚さ分布を均一なものにすることができる。
【０００９】
さらに、本発明にかかるプラスチックシートの製造方法は、前記した製造装置を用いて、単量体または単量体を含む液状組成物の鋳型重合を行うものである。より詳しくは、本発明の方法は、ジャッキボルトを操作して鋳型となる一対の伝熱板の水平出しを行った後、単量体または単量体を含む液状組成物を前記一対の伝熱板の間に封入し、この伝熱板の非接液面に取付けられたヒートパイプ内に熱媒を流して伝熱板を加熱し前記単量体または単量体を含む液状組成物の鋳型重合を行うことを特徴とする。
これにより、空気浴または水浴の場合のような大型の設備を要することなく、大サイズのプラスチックシートを簡単に、かつシートの厚さ分布差を小さく製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１および図２に基づいて説明する。図１はこの実施形態にかかるプラスチックシートの成形用セルの一部を示している。すなわち、この成形用セルは、鋳型として一対の伝熱板１、２（以下の説明では上板１および下板２ということがある）を有し、液状の成形材料を封入するために所定の間隙Ｃをもって対向している。伝熱板１、２の対向する接液面周縁部には、型枠となり、かつ成形されるの厚さを規制するための弾性シール材３が設けられる。また、各伝熱板１、２の非接液面には複数のヒートパイプ４，５が所定間隔で配設されている。
【００１１】
伝熱板１、２としては、熱伝導性が高く、かつ表面が平坦で、樹脂シートへの異物混入の原因とならず、しかも充分大きなサイズのものが入手可能な板材が挙げられる。このような板材としては、例えばステンレス板、アルミニウム板、銅板等が挙げられ、特にステンレス板を使用するのが好ましい。伝熱板１、２の接液面は、成形されたプラスチックシートとの離型性を高めるため、鏡面仕上げされている。
【００１２】
前記液状の成形材料としては、塊状重合が可能な単量体または該単量体とその重合体とを含むシロップ、さらにこれに重合開始剤を加えた液状組成物が使用される。前記単量体としては、例えばメチルメタクリレートが代表例として挙げられるが、その他にコモノマーとしてメチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、２‐エチルヘキシルアクリレート、スチレン等を含有する（メタ）アクリル酸系樹脂、アクリル系ゴム、ジエン系ゴムを含有する耐衝撃性（メタ）アクリル酸系樹脂、ポリスチレン系樹脂等の塊状重合が可能な樹脂の単量体も使用可能である。
前記弾性シール材３は、型枠となるものであって、ポリ塩化ビニル、ポリエステル等からなる。
【００１３】
ヒートパイプ４，５としては、図１に示すように、断面四角形の角形ヒートパイプを使用するのが、伝熱板１、２との接触面積が大きくなり、熱交換を効率よく行わせるうえで好ましい。ヒートパイプ４，５の材質は、熱伝導率の高いものを使用するのがよく、例えばステンレス、アルミニウム、銅等が挙げられ、特に銅を使用するのが好ましい。
【００１４】
また、熱交換を高効率で行わせるうえで、ヒートパイプ４，５はそれぞれ伝熱板１、２の非接液面に密着して取付けられているのが好ましい。このため、ヒートパイプ４，５は熱伝導性の接着剤にて伝熱板１、２の非接液面に接着されている。熱伝導性の接着剤としては、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にグラファイト、ステンレス等の熱伝導性物質を１０〜９０重量％程度混合したものが使用可能である。
【００１５】
熱伝導性の接着剤はヒートパイプ４，５の裏面および／または伝熱板１、２の非接液面の全面にコテ、ヘラ等で均一に塗布し硬化させる。このとき、ヒートパイプ４，５と伝熱板１、２との間に介在する接着剤層の厚さは、約２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下であるのがよく、これよりも厚さが大きくなると，熱交換効率が低下するおそれがある。
ヒートパイプ４，５内を流れる熱媒としては、例えば温水、高沸点有機溶媒あるいはそれらの混合物等がいずれも使用可能であり、特に、取扱いの容易な温水を使用するのが好ましい。温水の場合、１００℃以上の高温が必要な場合には、加圧して使用する。
【００１６】
伝熱板１，２は、図２に示すように、ジャッキボルト８，９によって補強フレーム６，７に保持される。すなわち、伝熱板の上板１の場合、図２(a)に示すように、ジャッキボルト８は一端が補強フレーム６に設けた挿通孔１０を挿通して、先端部がナット１２と螺合する。一方、ジャッキボルト８の他端にはフランジ部１４が一体に取付けられており、このフランジ部１４が伝熱板１の非接液面に設けた被係止部１６に係止する。これにより、伝熱板１はジャッキボルト８によって補強フレーム６に吊持される。
また、伝熱板２の場合、図２(ｂ)に示すように、ジャッキボルト９は一端が補強フレーム７に設けたねじ孔１１に螺合し、さらに先端部がナット１３と螺合することにより、フレーム７に固定されている。一方、ジャッキボルト９の他端にはフランジ部１５が一体に取付けられており、このフランジ部１５が伝熱板２の非接液面に当接することにより、伝熱板２はジャッキボルト９に保持される。
【００１７】
伝熱板１、２はそれぞれ複数個所、例えば非接液面の縦方向および横方向に等間隔で配設したジャッキボルト８，９によって保持される。そして、各ジャッキボルト８，９に螺合したナット１２，１３およびジャッキボルト８，９を回してジャッキボルト８，９を前進または後退させることにより、伝熱板１、２の水平度および平坦度を調整する。ジャッキボルト８，９による伝熱板１、２の保持位置は、少なくとも伝熱板１、２の四隅付近であればよいが、伝熱板１、２のたわみを補正するうえからは、前記のように非接液面の縦方向および横方向に所定間隔で複数個配設するのが好ましい。
【００１８】
前記被係止部１６，１７は、中央部にスリット１８，１９が設けられており、このスリット１８，１９をジャッキボルト８，９の本体が挿通する。伝熱板の上板１ではスリット１８の内側縁部にフランジ部１４が当接して上板１を保持する。一方、下板２では、フランジ部１５が下板２を直接支持しているが、全てのフランジ部１５が下板２に接していなくてもよい。例えば、歪調整のため、端部付近のジャッキボルト９で下板２を支え、中央部のジャッキボルト９のフランジ部１５が被係止部１７のスリット１９の内側縁部に係止して、下板２を引っ張る場合もある。
いずれの場合も、スリット１８，１９とジャッキボルト８，９の本体との間、および被係止部１６，１７の内側壁とフランジ部１４，１５との間には間隙が形成されているので、伝熱板１、２は、ジャッキボルト８，９に対して、伝熱板１、２の面に沿った縦方向および横方向（図２(b)のxおよびｙ方向）にスライド可能である（但し、ｙ方向はスリット１８，１９の長手方向に沿った方向である）。このため、伝熱板１、２と補強フレーム６，７との間で熱膨張差が生じても、該膨張差を逃がすことができる。
【００１９】
また、ジャッキボルト８は補強フレーム６の挿通孔１０を挿通しているだけであるから、上板１と下板２との間に挟持される成形材料が加熱重合時に液膨張して上板１が浮き上がった場合でも、これに伴ってジャッキボルト８も浮き上がるので、このような液膨張をも逃がすことができる。
なお、上板１と下板２との間隙、従って製造されるシートの厚さ分布は、ジャッキボルト８，９を固定フレーム６，７に対して前進または後退させることにより調整される。
【００２０】
次に、本発明の製造装置を用いて鋳型重合にてプラスチックシートを製造する方法を説明する。まず、前記のようにして伝熱板１，２の水平出しを行った後、下板２の接液面周縁に型枠となるシール材３を取付け、その上に上板１を置き組枠した後、シール材３の内部に原料となる単量体または単量体を含む液状組成物を注液する。この状態で、上板１および下板２に取付けられたヒートパイプ４，５内に熱媒を通して上板１および下板２を加熱し単量体または単量体を含む液状組成物の鋳型重合を行う。重合温度は、通常５０〜９０℃、好ましくは６０〜８０℃である。重合時間は、通常３０〜６０時間である。重合後、必要に応じて１１０〜１３０℃程度の熱処理を行ってもよい。
【００２１】
重合過程で生じる伝熱板１、２と補強フレーム６，７との間の熱膨張差および液膨張は、前記のようにして補正されるので、伝熱板１、２が撓んだり、変形することがないので、寸法精度の高いシートが得られる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
【００２３】
実施例
鋳型となる伝熱板１、２として、縦９２００ｍｍ、横３９００ｍｍ、厚さ２０ｍｍのステンレス板（ＳＵＳ３０４）を用いた。各伝熱板１、２の非接液面には、図１に示すような角形の銅製ヒートパイプ４，５（肉厚２ｍｍ、外形寸法：縦１１ｍｍ×横３０ｍｍ×長さ３９００ｍｍ）を一定間隔でそれぞれ９６本取付けた。ヒートパイプの取付けは、高熱伝導性の接着剤（ニチアス社製の「サーモコンＲ」）にて行った。この接着剤層の厚さは約０．５ｍｍであった。そして、各伝熱板１、２は、図２に示すように、非接液面に等間隔で配設したそれぞれ１７１本のジャッキボルト８，９で補強フレームに係止保持させた。
ジャッキボルト８，９にて、両伝熱板１、２の水平出しを行い、下板２の接液面周縁に型枠となるシール材３を取付け、上板１をその上に置き組枠した後、メチルメタクリレートに重合開始剤を添加した液状組成物を注入し、伝熱板１、２で封入した。そして、ヒートパイプ４，５内に熱媒として加圧温水を流し、５０〜１２０℃で４０時間の重合を行い、縦８５００ｍｍ、横３５００ｍｍ、厚さ３４ｍｍのアクリルシートを得た。得られたアクリルシートは、１枚のシート内での厚さ最大値が３６ｍｍで、最小値が３２ｍｍであり、厚さ分布差が小さかった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の製造装置および製造方法によれば、ヒートパイプ内を流れる熱媒の熱で伝熱板を加熱し、一対の伝熱板間に封入された単量体または単量体を含む液状組成物を重合させるため、たとえサイズの大きなプラスチックシートであっても、大型の設備を必要とせずに簡単に製造することができるという効果がある。
また、本発明では、前記一対の伝熱板をそれぞれ複数のジャッキボルトによって補強フレームに保持させると共に、前記ジャッキボルトは、一端を補強フレームに該補強フレームから前進・後退自在に取付け、他端にフランジ部を設け、このフランジ部が伝熱板の面に沿った縦方向および横方向にスライド自在に係止する被係止部を前記伝熱板の非接液面に設けることにより、伝熱板の水平度、平坦度をジャッキボルトを操作することによって調整することができ、かつ伝熱板のたわみも補正できるため、製造されるシートの厚さ分布を均一なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるプラスチックシートの製造装置を示す一部破断斜視図である。
【図２】  (a)および(b)はそれぞれ上板および下板の保持構造を示す概略断面図である。伝熱板
【図３】通常のプラスチックシートの成形用セルを示す一部破断斜視図である。
【符号の説明】
１    伝熱板（上板）
２    伝熱板（下板）
３    シール材
４    ヒートパイプ
５    ヒートパイプ
６    補強フレーム
７    補強フレーム
８    ジャッキボルト
９    ジャッキボルト
【図１】
0003814140.tif 000002
【図２】
0003814140.tif 000003
【図３】
0003814140.tif 000004