JPS60168624A - 押出ダイによる熱可塑性樹脂成形法 - Google Patents

押出ダイによる熱可塑性樹脂成形法

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JPS60168624A
JPS60168624A JP59024450A JP2445084A JPS60168624A JP S60168624 A JPS60168624 A JP S60168624A JP 59024450 A JP59024450 A JP 59024450A JP 2445084 A JP2445084 A JP 2445084A JP S60168624 A JPS60168624 A JP S60168624A
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JP
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resin
extrusion die
sheet
die
lubricant
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JP59024450A
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Hiroshi Kataoka
片岡 紘
Kinya Matsuzawa
欽哉 松澤
Takashi Sonomura
隆志 薗村
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Asahi Kasei Corp
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Asahi Kasei Kogyo KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱可塑性樹脂の薄肉シートの成形法に係る。特
に本発明は、超高分子量重合体の様に温度を上げても高
粘度のため成形が困難な熱可塑性樹脂(以下、樹脂と略
称されることにあシ)、軟化温度と熱分解温度が近いた
め高粘度状態で成形することが要求される樹脂、軟化温
度が^い樹脂ダイ内で延伸配向させるため渦粘度で成形
することが要求される樹脂等の薄肉7−トを成形する方
法に係る。
熱可塑性樹脂の押出成形に於て、押出ダイ内の樹脂流動
を改良するためダイ内表面を潤滑剤で被覆することはす
でに知られている。例えばtJ8P2597553 、
 U3F2688153等に示され、ダイ内表面を潤滑
剤で被覆することによシ著るしく低圧力で押出成形がで
きる様になる。更にU8P jz3ssa4にはダイ内
表面を潤滑剤で被覆して、押出圧力によシダイ内で熱可
塑性樹脂の2軸配向成形を行う方法が記されている。こ
れ等の地形ではダイ内表面を潤滑剤で被覆するこ七によ
υ、樹脂とダイ内表面との摩擦が著るしく小さくなり、
樹脂の表層と内核がはソ等しい速度で流動する、いわゆ
るゾ2〆フローに近い流れとなり、流動抵抗は著るしく
小さくなり、低圧力での成形が可能となる。しかし、ダ
イ内表面と樹脂との摩擦力は小さくなってはいるが存在
しており、特に薄肉シートを成形する場合にはそれが大
きな流動抵抗となる。この摩擦力を減少させるため、ダ
イ内表面を潤滑剤で潤滑した上に樹脂の表層を良流動性
樹脂で潤滑しつ\、あるいはダイ内表向との華擦係数の
小さい樹脂で潤滑しつ\成形する方法を本発明者等は特
願昭57−234239及び特願昭58−121005
で示した。しかしこの方法でも薄肉シートを成形するに
は限界がめった。本発明はこれ等問題点を改良したもの
でおり、薄肉シートを低圧力で良好に成形できる様にし
たものである。
本発明は、押出ダイの内表面を潤滑剤で潤滑し、相互に
非接着性の2棟以上の熱可塑性樹脂素地を4層以上の多
層にしてそれらの熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の
温度で押出タイに通して薄く変形させ、それらのNA 
L3j塑性樹脂を冷却し、分離して熱可塑性樹脂の薄肉
シートを、成形することを特徴とする押出ダイによる熱
oJ塑性樹脂成形法である。
本発明に述べる熱可塑性樹脂は、いわゆる押出成形に使
用される熱可塑性樹脂が全て使用できる。
特に本発明に良好に使用できる熱可塑性樹脂としては、
超高分子量ポリエチレン(以下、U)IMW−Pgと略
称する)の様な高粘度のため成形が困難な超高分子量ポ
リマー、軟化温度と分解温度が近いため十分に軟化させ
る温度まで昇温させることが困難であシ、従って高粘度
で成形することが好ましいポリフェニレンエーテル(以
−ト、PPEと略称する)、塩化ビニリデン系ポリマー
(以下、PVDOと略称する)、結晶化速度が速いため
形成される球晶を、高粘度状態で圧し潰しながら地神す
ることが好ましいポリアセタール樹脂(以下、POMと
略称する)等々の高粘度状態で成形することが要求され
る熱可塑性樹脂に特に良好に使用できる。
更に本発明ではメチルメタアクリレートを主体としたア
クリル樹脂(以下、PMMAと略称する)、ポリスチレ
ン(以下、P8と略称する)、スチレン−アクリロニト
リル共重合体(以下、8ANと略称する)、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、各柚ナイロン
、塩化ビニル樹脂等の成形、特に押出ダイ内2軸配向成
形に良好に使用できる。
本発明では211N以上の熱可塑性樹脂素地を4層以上
の多層にして押出ダイ内で変形させて成形し、冷却後各
階を分離して薄肉シートを成形すぷものでアリ、多層樹
脂素地の相隣る各層は相互に非接着性であることが必要
である。各層は成形後に少くとも破断しないで分離でき
る程度に非接着性でなければならない。一般には2A7
/25m+i以下(90゜〜180°、200調/m1
n)、すなわち25腿巾の各層を90’〜180°の角
度で200喘/minの速度で引張った場合の剥raI
A度が2に1以下が好、it、<、更に好ましくは1汀
以下である。多層素地は2橿の樹脂を交互に積層しても
良いし、必要に応じ゛C3楠以上の樹脂を槓J〜するこ
ともできる。樹脂素地は好ましくはShi体、あるいは
(5+2n n :整数)肩体が良好であり、この場合
、数表Jdm脂の押出ダイ内での6jL動性が内核樹脂
より反い樹脂を用いることが好ましい。蹴表、嗜樹脂に
良流動性樹脂を用いることにより、表層が押出ダイ内で
?ALれやすくなり、従って安定なプラグスローになり
低圧力で良好に成形できる様になる。
こ\で述べる良流動性とは、押出ダイ内表面に対する表
層の摩擦係数が内核のそれより小さいか、あるいは及び
表層の粘度が内核の粘度より小さいことである。熱可塑
性樹脂が押出ダイ内表面をすべるときに、樹脂と押出タ
イ表面にはたらく摩擦力は、樹脂にか\つている圧力と
動厚擦係数の積に等しい。従って、動摩擦係数が小さく
、樹脂圧力が小さい程度摩擦力は小さくなシ、樹脂は押
出ダイ・内をすべりやすくなシ、プラグ70−になりや
すい。
一般に押出ダイを構成する鋼(8450)と各柚樹脂と
の常温に於ける動摩擦係数は次の値である。
ポリメチルメタクリレート 0.57 ポリスチレ7 0.37 AB8樹脂 0.37 ポリ塩化ビニル 0.22 ポリプロピレン 0.30 ナイロン6 0.21 高密[/リエチレン 0.14 低密度ポリエチレン、LLDポリエチレン、高密度ポリ
エチレン、ポリゾロピレン、少量のエチレンをランダム
共重合、あるいはブロック共−7,1合させた変性ポリ
ゾロピレン、ナイロン6、魁ナイロン12.ナイロン1
1等のポリアミド等は摩擦係数が小さく、押出ダイ内を
滑り易く、表層樹脂として好適である。特に摩擦係数が
大きいポリメチルメタクリレート等の表面に為密度ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ナイロン等を表層にすると
、その効果は顕著に現れる。
本発明で、押出ダイ内表面を潤滑剤で潤滑するとは、ポ
ンプなどによって@滑剤を圧送して押出ダイ内表面に潤
滑剤を存在せしめるが、あるいは及び潤滑剤を最茨層樹
脂に練り込んでこれよシ滲み出させて押出ダイ内表面に
潤滑剤を存在せしめるものである。圧送によってダイ内
表面を潤滑剤で潤滑することが最も一般的であるが、最
表層樹脂に潤滑剤を練込み、ブリードアクトする潤滑剤
で潤滑することも闇値である。
本発明に述べる潤滑剤とは、成形時に於ける粘度が50
00ボイズ以下、好ましくは1000ボイズ以下の流体
であシ、例えば流動パラフィン、ポリジメチルシロキサ
ン等の各1シリコーン油、ステアリン酸、ステアリン酸
金属塩吟の各1脂肪酸及びその金属塩、各種界面活性剤
、グリセリン、ポリエチレングリコール、低分子Ikポ
リエチレン、これ等の各流体の混合物等の他、一般に使
用されている潤滑剤が使用できる。
本発明に述べる押出ダイとは、これに通してガラス転移
温度以上の温度に加熱されている熱可塑性樹脂を移動さ
せて成形すべき形状に変形させるものを言う。簡便には
、複数の押出機と押出ダイか気密に直接的に接続されて
いる装置において、押出機の押出圧力によって熱可塑性
樹脂を押出ダイに通して薄肉シートに変形させる。その
他、別途、あらかじめ、成形され九樹脂素地を積層して
ロール等によって進行せしめて押出ダイの中へ出入して
変形させて成形する方法も本発明に含まれる。
本発明に述べる薄肉シートとは3冒厚以下のシートであ
シ、好ましくは10μm〜2.5m厚のシートである。
本発明には、押出ダイに通して成形されて分離された各
層の薄肉7−トを成形目的物にする他、一つの樹脂を成
形目的物にしないで、単に成形のだめの手段としての補
助物とする場合も含まれる。
たとえば、A、B2種の樹脂の場合に、成形目的物B樹
脂よりも良流動性のA樹脂を補助物として、A−B−A
−B・人の多層にして本発明の方法を適用する。これら
の場合、多層社5層以上の奇数層にすることが好ましい
本発明はダイ内で樹脂素地を、厚魯を減少させ巾を増大
させ°C2軸配向させることにも適用可能で、特に向績
比で2〜lO倍に2軸配向させる場合に適している。
不発明は2種以上の熱可塑性樹脂の積層素地を押出ダイ
の中で成形するが、族31時のtm脂の温度は各樹脂の
ガラス転sm度以上であることが必要である。樹脂素地
をダイ内で2軸配向させる際には、成形時の温度は2軸
配向させる樹脂のガラス転移温度以上、浴融点温度未満
であることが必要である。積層される各樹脂の成形時の
粘度の差は一般に小さいことが好ましいが、積層体の各
層の厚みにより許容される粘度差範囲が異り、必要に応
じて選択できる。
本発明は厚肉の多層樹脂素地を成形した後、成形シート
を分離して薄肉シートを得るものであシ、押出ダイ内で
球形する時は全体として厚肉状態で成形されるため、低
圧力で良好に成形でき、従来の薄肉成形の問題点を改良
したものである。
次に図面により従来の状況を説明する。第1図で、押出
機1と押出ダイ2は気密に接続されており、押出機lで
加熱可塑化された熱可塑性樹脂は押出ダイ2内で変形さ
れ、所望の形状に賦形されて押出ダイ2よシ押出され、
成形品3となる。この時、押出ダイ2内における樹脂の
流れは押出ダイ2内壁面に接触する部分が最もおそく、
押出ダイ2内壁面から最も離れた中央部が最も速い速度
分布を示し、その結果樹脂内部に剪断応力が働き流動抵
抗となる。従って樹脂粘度が大きくなると、流動抵抗が
著るしく大きくなり、ある程度以上の樹脂粘度になると
押出が困難になる。
帖2図において、潤滑剤はポンプPよシ導管4を経て押
出ダイ2内表面と樹脂の界面に注入され、押出ダイ2内
表面を拘滑する。潤滑剤の作用により樹脂の表面部分は
著るしく良流動性となシ、樹脂の内部と表面部分との流
速差が#1とんどない、いわゆるプラグフロー状態で押
出される。押出ダイ2内のA部分で樹脂をガラス転移温
度以上、溶融点未満に、1〜温した後、第3図ように押
出ダイ2B部分で巾を拡大し、厚みを減少させて2軸配
向させ、次いで押出ダイ20部分で更に冷却してから押
出ダイ2より押出し、2軸配向シート5が得られる。ま
た、この方法により、樹脂を軟化温度以上に保ち、はと
んど配向のか\つていないシートの成形も可能である。
第4図において、内核樹脂の成形を容易にするために1
良流動性の樹脂を表層樹脂として併用して3層にし、内
核樹脂をプラグフロー状態で押出し、成形後、3層シー
ト8よシ表層樹脂9を剥離して潤滑剤の付着していない
内核樹脂シートlOを得る。このようにして、著るしく
高粘度の樹脂の成形が可能となったが、しかし、この成
形法では成形するシートの厚みが薄くなるに従い、高押
出圧力が必要になシ、本発明が目標とする薄肉シートの
成形は実質上困難であった。
次に図面により本発明の詳細な説明する。第5図におい
て、押出ダイ11に2つの押出機12゜13が気密に接
続されており、押出ダイ11の樹脂分配部14で4層以
上の多層にされて押出される。押出ダイ11内表面はポ
ンプP1導管4を経て注入される潤滑剤によって潤滑さ
れる。押出ダイ110B部では巾を広げ、厚みを縮少す
る。2つの押出機12.13の押出圧力で押出された多
層素地は押出ダイ11内表面を潤滑した潤滑剤の働きで
プラグフローに近い流動をし、A部分で適度に幽鬼され
、B部分で変形され、Cm分で更に冷却調温されて押出
ダイ11を出る。ダイのA、B。
0各部分の流れの変化を第6図に示した。第6図のよう
に7層の樹脂素地はB部分でそのま−押しつぶされて7
#の薄肉シート15になり、C部分で冷却されて押出ダ
イ11を出る。押出憾れた7層の薄肉シート15はロー
ル16を通った後に各層ごとに剥離され、各単層の薄肉
シート17ごとに巻取ロール18に巻き取られる。押出
ダイ11の中でtiT IQ体の厚肉体として流動する
ために流動抵抗は小さく、押出ダイ11會出てから各層
ごとに分離されるため、本発明が目標とする薄肉シート
が得られる。樹脂分配部14は4!r積の方法で多層体
が形成されるが、マルチマニホールド方式、フィードブ
ロック方式(例えばKonststoffe 66(1
976)2 、71に記載の方法)等の公知の方法を使
用することができる。
第7図において、hに形目的物である第1の熱可塑性樹
脂19のMを、これと非接着性であり補助物でおる第2
の熱可塑性樹脂20ではさみ、多層体とする。この場付
の第2の樹脂20の役目は、第1の樹脂の間にあって第
1の樹脂?分離させる働きと、最表層におって潤滑剤が
第1の樹脂に付着するのを防ぐ1i#き、あるいは及び
押出ダイ内表面との摩擦係数を小さくすること等により
、表層の流動性を艮くして押出ダイ内で均一なプラグフ
ローを起させる働き等である。第1の愼脂19の薄肉シ
ートを得たい場合には、第2の樹脂20の各層の厚みは
機能が発揮できる範囲で薄いことが好ましい。一般には
第2の樹脂層の厚みは第1の樹脂層の1/10以下が好
ましい。第2の樹脂層拡薄い仁とが好ましいが、しかし
、成形品にした薄肉シートから第2の樹脂の薄層を剥ぎ
取ることができるだけの厚さも必要であり、一般にシー
ト成形後で10μm以上、好ましくは20μm以上の厚
さは必要でおる。第1の樹脂層の厚さは必要に応じて選
択できるが、一般に10μm〜3a+の薄肉シート成形
に適している。
第5図に示した押出成形装置を用いて薄肉シートを成形
する態様について、種々のケースを説明する。潤滑剤と
してポリジメチルシロキサンで押出ダイ11内表面を潤
滑し、2つの押出機12゜13よシ相互に非接着性の熱
可塑性樹脂を押出し、樹脂分配部14としてマルチマニ
ホールドを用いて第7図に示した5層体とした。5層熱
可塑性樹脂素地を押出ダイ11のA部分で調温し、次い
でB部分で第6図に示す様に巾を2倍に拡大し、厚さを
174に減少して面積比で4倍に2軸煽伸し、C部分で
冷却調温した後、押出ダイ11より取り出し、次いで各
層別に剥離した。成形後の5層体の全体厚みは4flで
ちり、第2/第1/第2/第1/第2の順に各樹脂が積
層され、各ノーの厚みは0.4 / 1.410.4 
/ 1.4 / 0.4 tmである。剥離して、1.
4咽厚の第1の熱可塑性樹脂の薄肉シートを得た。各種
樹脂を組合せて成形した結果を第1表に示した。
一方、比較のために、第2図に示した方法で押出ダイ2
内表向を側消剤で潤滑し、単層でシート成形τ行い、1
IIIA′h比で4倍に2軸延伸した結果を、比較例と
して、第1表に示した。第1表中、UHMW−PRにつ
いては、従来法ではA6.ム7に示す様にUHMW−P
II3の4mm 厚ノートは140kf//cm2の押
出圧力で成形できるが、2mmmm−トになると350
Aν/cnr”の押出圧力が必要になった。押出圧力が
高くなると、押出ダイ20所要耐圧力が大になり、押出
ダイは旨価になる。Alで示す本発明法で成形すると、
1.4■厚の薄肉シートが140汀/画2の圧力で成形
でき、その効果は明らかであった。PMMAについても
同様にib 3とA8.A9を比較すればその効果は明
らかである。
以下余白 次に別の実施例を第9図によシ説明する。あらかじめ成
形された第1の樹脂シート21の2層を、これらと非接
着性の第2の樹脂シート22ではさんで5層の樹脂素地
23とした後、ロール24で押出ダイ25へ圧入する。
押出ダイ25の入口で5層の樹脂素地23に―滑剤26
が塗布される。
側滑剤は5層の樹脂素地23と共に押出ダイ25内へ入
υ押出ダイ25内表面を潤滑する。押出ダイ25内のD
部分で5層の樹脂素地23は適度に温調され、次いで8
部分で成形され、F部分で冷却されて押出ダイ25よシ
出る。押出ダイ25よシ押出された5層のシートは各層
別に剥離され、第1の樹脂の薄肉シート27と第2の樹
脂の薄肉シート28が得られる。
第9図に示した成形法を用いてPMMA(重量平均分子
量4,400,000 )の2軸配向シートを地形した
0−2層厚のPPと8■厚のPMMAt−用いてPP/
PMMA/PP/PMM人/PPの5層体とし、押出ダ
イ25内で190℃に調温後面積比で約4倍に2軸延伸
した。延伸後、剥離して2W*のPMMA 2軸配向シ
ートを倚た。比較のために、8w1厚のPMMA単層を
押出して4倍に2軸蝿伸した。
各成形に於ける必袂押出圧力は次の様で多った。
* 1 150に9/IM2まで押出圧力を上げても押
出せなかった。
第10図および第11図におい゛〔、粘度はRHFiC
)METRI(38,Inc、製のDYNAMI(J8
P[iT几OMBTERRDS−7700で測定したも
ので、5HT8AR1’LA’rE l kAD/8g
O,と10 RAD、/8BO。
で測定した。
各棟樹脂は、 PMMA(MW4,400,000) :ポリメチルメ
タクリレートホモポリマーで、重量平均分子量が440
万 PMMA(MW150,000) :メチルメタクリレ
ートとメチルアクリレートの重量比95対5の共重合体
で、重量平均分子量15万 PP (Ml、8) :ポリプロピレン(以下、PPと
略称する)のホモポ′リマーでMl、 8 層g (MI O,06) :高密度ポリエチレン(以
下、PBと略称する)でMI O、06 UHMW−PB :粘度平均分子i故350万(7) 
UIIMW−PR第10図は8henr rate 1
 rad、 / sec、で測冗したものであり、第1
1図は10 rad 、 / sec、で測定したもの
である。測定は、温度を10℃づつ昇温させ測定温度に
達してから15分間放置した後に、粘度測定を行った。
本発明では粘度が好ましくは10’ポイズ以上、更に好
ましくは106ボイズ以上の高粘度状態の熱可塑性樹脂
を成形して薄肉シートを製造する場合に効果が咎に顕著
な方法でちり、これまでこれ等の高粘度状態の樹脂を薄
肉シートに押出成形することは困難であった。特に本発
明法はUHMW−PR超高分子i PMMA等の加熱し
ても高粘度の樹脂の成形、ダイ内で2軸配向させるため
に押出ダイ内を高粘度状態で押出す成形等に良好に使用
でき、成形時の樹脂粘度が第10図あるいは第11図で
示した測定法で105ボイズ以上、好ましくは10’ボ
イズ以上の高粘度状態の成形に効果的でおる。
これ等高粘度難加工性樹脂を該高粘度樹脂よシ良流動性
樹脂ではさんで積層素地として本発明法で成形すること
は良好に使用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の通常の押出成形の状況を示す断面図 ’
B 2図はダイ内表面を潤滑油で潤滑する従来の押出成
形の状況を示す断面図、第3図は巾を拡大し厚さを縮少
する状況を示すがF視図、第4図は内核用押出機および
表層用押出機を接続し、潤滑剤供給手段を設けた押出ダ
イと内核薄肉シートを製造する状況を示す断面1馳、第
5図は本発明の一実施例を示す断面図、弗6図は第5図
のA、H。 C部分の状況を示す斜視図、第7図は5#の樹脂素地の
断面図、叱8図は9#の樹脂素地の断面図、第9図は別
途あらかじめ成形された樹脂素地を積層してロールによ
って押出ダイに圧入する別の実施例を示す断面図、第1
θ図および第1・1図は各種樹脂の温度と粘度の関係を
示すグラフである。 1・・・押出機、2・・・押出ダイ、3・・・成形品、
4・・・導管、5・・・2軸配向シート、6・・・内核
用押出機、7・・・表層用押出機、8・・・3層シート
、9・・・表層樹脂、lO・・・内核樹脂シート、11
・・・押出ダイ、12・・・押出機、13・・・押出機
、14・・・樹脂分配部、15・・・7層の薄肉シート
、16・・・ロール、17・・・薄肉シート、18・・
・巻取ロール、19・・・第1の熱可塑性樹脂、20・
・・第2の熱可塑性樹脂、21・・・第1の樹脂シート
、22・・・第2の樹脂シート、23・・・5層の樹脂
素地、24・・・ロール、25・・・押出ダイ、26・
・・潤滑剤、27・・・第1の樹脂の薄肉シート、28
・・・第2の樹脂の薄肉シート。 特許出願人 旭化成工業株式会社 第10図 +30 140 150 160 170 180第1
1図 130 140 150 160 170 180手続
補正書(自発) 昭ml’60年2月ン2日 特許庁長官 志 賀 掌紋 1、事件の表示 昭和59年特許願第 24450 号
Z 発明の名称 押出jイによる熱可塑性樹脂緩形法 a 補正をする者 事件との関係 特許出願人 大阪府大阪市北区堂島浜1丁目2番6号4、補正の対象 5、 補正の内容 1、 明細書第1頁第17行、「化温度と」を「化温度
おるいは溶融温度と、」と訂正する。 λ 同第4頁第6行、「結晶化速度」の前に[ナイ07
46 〔−NH−(CH,ン4−NH−CO−(CH2
)4−CO−]n等、あるいは」を追加する。 3、 同第4貞第1O行「使用できる。Jの後に、次文
を追加する。 「ナイロン46は融点が295℃と高く、耐熱性樹脂と
して好ましいものであるが、330℃付近から分解が始
るため、通常の成形法では成形可能温度範囲がせまい。 融点付近あるいは融点と〃ラス転移温度の間で良好に成
形ができる本発明法はこの様な樹脂に良好に使用できる
。」4、 同第4頁第18行、「できる。」の後に次文
を追ノ用する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 押出ダイの内表面を潤滑剤で潤滑し、相互に非接着性の
    2棟以上の熱可塑性樹脂素地を4層以上の多層にしてそ
    れらの熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上の温度で押出
    ダイに超して薄く変形させ、それらの熱可塑性樹脂を冷
    却し、分離して熱可塑性樹脂の薄肉シートを成形するこ
    とを%徴とする押出ダイによる熱可塑性樹脂成形法
JP59024450A 1984-02-14 1984-02-14 押出ダイによる熱可塑性樹脂成形法 Pending JPS60168624A (ja)

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