JPS6013815B2 - 熱成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は透明性が良好で腰の強い容器等の成形品を熟成
形により製造する方法に関し、さらに詳しくは使用樹脂
の融点または軟化点以下の固相で行なわれる通常の熟成
形方法例えば真空成形、プラグアシスト圧空成形、また
はマッチドモールド成形等による上記のごときすぐれた
性状を有するポリオレフィン成形品の製造方法に関する
ものである。

従釆、熱成形性、透明性および腰の強さ三つの性状を満
足させるべき材質としてはポリ塩化ビニル樹脂（以下、
ＰＶＣとする）およびポリスチロール系樹脂（以下、Ｐ
．Ｓ系とする）に殆ど限定されていた。

このような状態では、例えばＰＶＣではその毒性問題、
低耐熱性に問題あり、Ｐ．Ｓ系においてはその低耐熱性
、低耐衝撃性、廃棄処理等の問題があるが、それにもか
かわらず他の汎用樹脂では上記３性状のいずれも充分満
足させられるものではなかった。現在この問題に対し次
のような提案がなされている。

｛１）ポリオレフィン（実質的にポリプロピレンである
）シートを急冷処理し透明性を改良し融点以下の温度で
熟成形する（侍関昭５０一１５８６５２および５０−１
６０３７６）。

しかしながら、この方法の欠点は、熟成形性が悪い（熟
成形時のシートのたるみおよびしわの発生等）、腰が弱
い（成形品）、および急冷処理工程に高度の技術を要す
ることである。（２１ ポリオレフィンシート（実質的
に材質はポリプロピレン）を固相状態でプラグを併用し
真空、圧空成形を行う（特開昭４７一１１４８９）。

この場合の欠点は、前記と同様に熟成形性が不良で、成
形品の腰が弱く、かつ透明性も必ずしも良くないことで
ある。脚 高密度ポリエチレン混和物およびポリプロピ
レンシートを融点より低い温度でプラグまたはポンチの
降下速度を設定してシートを５〜１３音に延伸しながら
園相状態で熟成形するく特開昭５１−３１７６１、５１
−３４９５６）。

この場合の欠点は、工業化が困難であり、しかも細部技
術は未完成であることである。

上述のごとき従来技術においては熟成形条件、使用装置
に特徴をもたせポリオレフィンの熟成形性、透明性を改
善しようとするものである。

一方、本発明においては熱成形に用いられるシートに特
徴をもたせ、次に示すような効果が得られるのである。
すなわち、｛１’熟成形性の向上、成形品の透明性およ
び腰の強さの改善、および｛２１ 特殊な熟成形機を必
要としないこと。

以下、本発明をさらに具体的に説明する。すなわち、本
発明者らは、ポリオレフィンシ−トを固相状態で圧延処
理することにより、腰の強い熟成形性の良いシートとな
ることに着眼していたが、該シートはまだ充分満足され
得る透明度を有しなかった。

この原因を探索した結果、ダィより押し出されたシート
を固相状態で軽度（倍率３以下）の圧延処理を行えばシ
ートの内部曇り度は良くなるが、外部曇り度（シート表
面粗度による曇り）は全く解消されず、これが透明性を
悪くする原因であることが判明した。すなわち圧延倍率
が３以下のような軽度の圧延ではシートに及ぼすロール
による圧下力が小さくかつシートが固相状態であるため
圧延されたシートの表面粗度は圧延前のシートの表面粗
度と大差はなくシートの外部曇り度は依然として改善さ
れないのである。それ故本発明では、圧延処理前の表面
組度をあらかじめ極度に４・さく（０．７仏ＰＭＳ以下
）したシートを圧延処理することにより得た表面平滑で
透明度の高い腰の強いシートを熟成形に用いることを特
徴とする。ここで表面粗度を小さくする方法としては例
えばダィより押し出されたシ−トを溶融状態のまま一対
の表面平滑なロール間に該シートの両面に同時に接触さ
せながら通過させる方法がある。この場合該ロール対は
径の等しいものを使用するのが好ましい。該ロール対を
通過した後はいずれか一方のロールへ沿わせながら冷却
すれば良い。さらに表面粗度を小さくする方法としては
ダィ（Ｔター・ィ等）から押出された直後溶融シ−ト両
面を充分に加熱し、該表面をスムージングした後チルロ
ールへ導入する方法もある。次いで軽度の圧延を行なう
。得られた表面組度の小さな圧延シートは熟成形時に表
面の凹凸が大きく増中することがないため成形品の透明
性も優れたものとなる。該表面組度について詳述すると
、溶融シートを例えば一対のロ−ル間に同時に接触させ
て表面処理を行い、得られたシートの表面を平滑にして
表面粗度を０．７〃ＲＭＳ以下、好ましくは０．３ＡＲ
ＭＳ以下にすると光沢のあるシートとなり、その後３倍
以下の圧延処理を行なって、該シートを熟成形に用いる
と、得られた成形品も光沢のあるものとなる。しかるに
表面組度が０．７ＡＲＭＳを超えたときには該シートを
軽度（倍率３以下）に圧延処理しても、得られるシート
の表面は光沢がなく、かつ熟成形し得られる成形品はそ
の表面にＴダィシートの表面の粗さがそのまま現われ、
透明性が極端に落ちてしまい好ましくない。具体的には
、図から解釈されるように原反（圧延前）シートの曇り
度を良くすることが圧延後、および成形品の曇り度を良
くすることになり、成形品を商品価値の高いものにする
。

なお本発明明細書中で使われている表面粗度とは次に示
すような測定法で得た値であり、単位はＡＲＭＳ（マイ
クロ・ルート・ミーン・スクエア）である。

表面組度測定法 機器名：小坂研究所製、表面粗さ計ＳＥ一４型測定法：
■ 長さ１００脚、中５側に切断した試料を水平な台の
上に試料ができる限り水平になる様に張力を付与して置
く。

■ 測定針が試料に直角になる様にし、ストローク長１
０柵、速度２肋／ｓｅｃで針を試料の上に移動させる。

■ 表面粗度値は０．８柳の長さ間の粗度の２乗平均値
がレコーダーに数値として表されるようになっており、
１仇肋間の最大・最小値を求め、その平均値とする。但
しサンプル数は１０サンプルとしその平均値を求めた。
シート表面粗度を０．７ＡＲＭＳ以下とするために、Ｔ
ダーィより押し出された溶融シートを両面同時に接触さ
せる表面処理用ロールは当然その表面組度が０．７ＡＲ
ＭＳ以下でなければならない。ロールの材質は特に制限
はないが表面層は硬質クロムメッキ層よりなるものが良
い。またロール精度（ロール円筒度）の許す範囲におい
てパフ掛けによる研磨をしたものが特に良好な結果を与
える。パフ掛けの程度は特に定量化していないが、ロー
ル表面組度との兼ね合いで決めればよい。次いで、以上
のようにして得られた表面粗度０．７ムＲＭＳ以下のシ
ートを、その融点または軟以点より低い温度で互いに反
対方向へ回転され、かつ該シートの厚さよりも小さい間
隔に設定された一対の圧延ロール間を通過させることに
より、元厚の１／３以内の厚さ、好ましくは１′ａ〆内
の厚さに薄化することにより透明で腰の強いシートを得
る。

このシートを通常の成形方法で熟成形すると、高度に透
明で、かつ腰の強い成形品が得られ、かつ熟成形時のシ
ートのたるみ、しわの発生もなく、成形操作が楽である
。ここで圧延倍率を３倍より大きくすると、シート自体
としてはさらに透明性、腰の強さの両方で優れたものと
なるが、現在常用されている熟成形機でカップ等を成形
する場合、一触方向の延伸のための方向性から譲起され
る表面の荒さにより成形品の表面曇り度を極端に悪くす
る。一方圧延倍率を３倍以下にした時には前記のような
問題はなく透明で腰の強い成形品が得られる。シートの
ロール圧延に際してはシートが該ロール間で圧延される
際に固相状態でなければならす、かつできるだけ低い温
度で圧延することが望ましい。

しかし圧延時の温度をあまり下げ過ぎると所要圧延圧力
の大中な増大を招く。実質的には融点または軟化点より
６０００低い温度範囲内が良い。ロール圧延の方法は従
釆公知の方法（具体的には、■一対の等周速ロール、■
一対の非等周速ロール、■■、■における液圧圧延方法
を使用）いずれでも良いが、圧延ロールにシートを導入
する直前に原反の中に対して、その中減小率が２０％以
内、好ましくは１〜５％の範囲にするような張力をシー
トに付与することにより、シートの偏肉による圧延シー
トの波打ち等がなくなり円滑な操業と表面平滑で透明な
シートの製造が可能となる。張力をシートに付与する方
法として圧延ロールの前にブレーキ付きニツプロールを
設けてバックテンションを与えるようにすれば良く、さ
らに中の減少率を２０％以内に制御するにはニップロ−
ルのブレーキ力を調節すれば良い。また圧延ロールから
排出する薄化された圧延シートをそのままロール表面上
に沿わせた後引き取ると、より良好な結果を与える。本
発明に用いられるポリオレフィンはポリエチレン、ポリ
プロピレン、エチレン、プロピレン共重合体等であり、
その分子量の大小にかかわらず本発明の実施に支障を与
えるものでない。

従来、ポリオレフィンシートは熟成形に通さずかつポリ
スチレン、ポリ塩化ビニルに比しシート及び成形品は著
しく不透明であった。すなわち熱成形性に関してはポリ
オレフィンシートをヒーター等で加熱する時、該ポリオ
レフィンシートの融点または軟化点以上になると該シー
トが自重でタレて下方のヒーターに接触したり、金型に
接触して破断する傾向があった。また仮に成形できたと
しても偏肉が大きく不透明な成形品になってしまう。し
かるに本方法においては、軽度（倍率３以下）に圧延さ
れたポリオレフインシートを用いることにより、ヒータ
ー加熱時に融点または軟化点近くで該シートが水平に張
り容易に熟成形でき、かつ偏肉の少ない、透明性の良好
な成形品が得られるのである。本発明に用いられるシー
トの厚さは、通常最終圧延シート厚さとしては０．１〜
２．０側の範囲が好ましく特に０．３〜１．仇岬が好ま
しい。

また本発明の熟成形方法は、先に記したように、ポリオ
レフィンの融点または軟化点以下で成形を行なう、真空
成形、圧空成形、プラグアシスト真空成形、プラグアシ
スト圧空成形のいずれでもよく、透明で腰の強い成形品
が得られる。

通常Ｔダィ等より得られたままのシートを融点より低い
か軟化点以下にて３倍より大きい圧延各率で圧延すると
透明性、かつ剛性に陵れたシートが得られる。一方圧延
倍率を３より高くしたシートを熟成形すると、縦方向の
引張強度が異常に大きくなり、圧力流体（空気、水等）
による圧力をかけた時にシートが裂けてしまう。ところ
が圧延前のシートをその表面を平滑に（表面粗度０．７
山ＲＭＳ以下、好ましくは０．３ＡＲＭＳ以下）にして
おくと、該シートを圧延する場合僅かの圧延倍率（３以
下）で圧延処理する事により、得られる圧延シートは飛
躍的にその透明性を増し、かつ比較的高度の圧延倍率（
３より大きい）にて処理されたシートより大中に熟成形
性が改善される。

この効果は単なるシートの急冷処理、また単なる比較的
高度の圧延処理シートでは達成できぬ効果である。以下
、実施例および比較例をもって本発明を詳細に説明する
が、例中において使用された試験の内容と試験法は次の
とおりである。

曇り度：透明性の目安となり、値が小さい程透明性が良
いこととなる。

（ＡＳＴＭ Ｄ−１００３準拠）ｃ シートは１点測定
、容器底は５点測定平均。

引張弾性率：剛性の目安となり、値が大きい程剛性が大
きくなる。

（ＡＳＴＭ Ｄ−８８２隻拠）。

容器底の厚さ：圧空成形性の目安となる。

（容器の底部５ケ所の厚さの平均値）実施例 １〜３、
比較例１〜２ 市販アイソタクチツクポリプロピレン （Ｍ『１２．０）を２５０ｑｏに設定されたＴダィより
押し出し、溶融状態のまま一対のチルロール（５０００
）に同時に接するように通過させ冷却固化し厚さ７２０
山のシートを得た。

使用する一対のチルロールはその表面粗度が各々異なつ
ている。すなわち実施例１〜３は表面粗度が小さなもの
であり、比較例１〜２は表面相度が大きなものである。
該シート（圧延前シート）の表面組度及び曇り度は下記
の表に示してあるような値であった。このシートを子熱
ロール温度１４０００、圧延ロール温度１１０ｏｏで同
時に示した所定の圧延倍率で圧延し同表に示された厚さ
および曇り度の圧延シート（熟成形用シート）を得た。
該シートを温度１４０ｏｏを熱板加熱圧空成形により開
口径７仇吻、底部６物帆、深さ４０肌の円形カップ容器
を成形し、容器の底の厚さと曇り度とを測定しその結果
を同表に示した。比較例 ３実施例１〜３、比較例１〜
２と同じポリプロピレンを使い同じ温度でＴダィより押
し出し、１本のチルロールへ沿わせ冷却固化して厚さ７
２０仏のシートを得た。

該シートを圧延処理を施さずに実施例１〜３、比較例１
〜２と同様に加熱圧空成形を行いその結果を下記の表に
示す。比較例 ４ 比較例３と同一の条件で得た厚さ７２０ムのシートを圧
延倍率１．４にて行った以外はすべて比較例３と同様に
処理し、その結果を下記の表に示す。

実施例 ４〜５、比較例５〜６使用する樹脂を市販のア
ィソタクチックポリプロピレン（Ｍ『１０．５）、チル
ロールの表面粗度を適宜変えて、シートの表面組度を変
え圧延倍率を下記の表に示す所定倍率にした以外はすべ
て実施例１〜３、比較例１〜２と同様に行い、その結果
を同表に示す。

比較例 ７ 実施例４と同じ条件で得たシートを圧延処理をせずに熱
板加熱圧空成形を行った。

その結果を同表に示す。前記表に示された結果より明ら
かなように、表面粗度が０．７仏ＲＭＳより小さいチル
ロールを用いて表面処理したシート（実施例１〜３、実
施例４〜５）の曇り度は表面粕度０．７〃ＲＭＳ以上の
チルロール表面処理したシート（比較例１〜２、比較例
６）あるいは表面処理をしないシート（比較例３〜４）
より優れており、さらに圧延処理されたシート（実施例
１〜３）は圧延処理していないシート（比較例３）より
曇り度が小さく、引張弾性率が大きい（腰が強い）こと
が明白であり、その度合は圧延倍率を大きくした方がい
い結果を与えている（実施例１と実施例２とをあるいは
実施例４と実施例５とを比べてみる）。

しかしながら圧延倍率を０．３より大きくする（比較例
５）と、シート自体は曇り度が小さく引張弾性率の大き
なものが得られるが、熟成形性が悪くなることが分る。
また、実施例５と比較例７にみられるように表面粗度を
０．７仏ＲＭＳ以下にしたシートでもその後圧延処理を
施さなければ熟成形性が悪く透明でない容器となる。

また使用樹脂のＭＦＩは特にシートの曇り度、引張弾性
率、さらには熟成形性においてさほど影響を及ぼさない
。以上のべたように、表面粗度が０．７ＡＲＭＳ以下に
なるように表面処理され次いで、０．３以下の倍率で圧
延されたシートを用いて熟成形を行なえば、成形時にシ
ートのたるみ、しわの発生がなく、透明性が良く腰の強
い成形品が得られるのである。 ・

【図面の簡単な説明】

添附図は、原反シートを圧延前表面処理した場合および
無処理の場合において、圧延前シート、圧延後シートの
曇り度とこれらのシートから得られた成形品の曇り度と
の関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポリオレフインのシートをその融点または軟化点以
   下の温度で熱成形する方法において、０．７μＲＭＳ以
   下の表面粗度を有するポリオレフインのシートをその融
   点より低いかまたは軟化点以下の温度で３倍以下の倍率
   でロール圧延することによつて得られたシートを用いる
   ことを特徴とする熱成形方法。